造形用スラリー及び造形方法
【課題】粒体を用いた造形時において粒体の飛散を抑制することが可能な造形用スラリー
を提供するとともに、この造形用スラリーを用いた造形方法を提供する。
【解決手段】
造形物を粒体で形成するための造形用スラリーは、水系溶媒である水、造形物を構成する
疎水性粒体である樹脂の粒体、造形物を構成するとともに溶媒に溶解される両親媒性固体
ポリマーであって、主鎖である炭化水素鎖と側鎖であるヒドロキシル基とを含むポリビニ
ルアルコール、及び水系溶媒の発泡を抑制する消泡剤を混合したものである。これら構成
材料のうち、消泡剤としては、ポリビニルアルコールよりもＨＢＬ値が低く、且つ非イオ
ン系の消泡剤が好ましい。また、フッ素を含有する消泡剤を選択することによって、造形
用スラリーに撥液性を付与することができる。
を提供するとともに、この造形用スラリーを用いた造形方法を提供する。
【解決手段】
造形物を粒体で形成するための造形用スラリーは、水系溶媒である水、造形物を構成する
疎水性粒体である樹脂の粒体、造形物を構成するとともに溶媒に溶解される両親媒性固体
ポリマーであって、主鎖である炭化水素鎖と側鎖であるヒドロキシル基とを含むポリビニ
ルアルコール、及び水系溶媒の発泡を抑制する消泡剤を混合したものである。これら構成
材料のうち、消泡剤としては、ポリビニルアルコールよりもＨＢＬ値が低く、且つ非イオ
ン系の消泡剤が好ましい。また、フッ素を含有する消泡剤を選択することによって、造形
用スラリーに撥液性を付与することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、三次元構造を有した造形物の製造に用いられるスラリー、及び該スラリー
を用いた造形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、三次元構造を有する造形物を迅速に試作する方法（ラピッドプロトタイピン
グ）として積層造形法が多用されている。積層造形法では、三次元ＣＡＤ等による造形物
のモデルを多数の二次元断面層に分割した後、各二次元断面層に対応する造形物を順次作
成しつつ積層することによって、三次元構造を有した造形物を製造する。具体的には、例
えば特許文献１に記載のように、まず、セラミックや金属等を含む粉末材料を層状に塗布
する。次いで、粉末材料同士を結合させる液状結合剤を、例えばインクジェット式液滴吐
出装置を用いて粉末材料の層に吐出する。粉末材料間の空隙に浸透した液状結合剤が、粉
末材料同士を接合することによって、二次元断面層に対応する造形物が形成される。こう
した粉末材料の塗布と、液状結合剤の吐出とが交互に繰り返されることによって三次元構
造を有した造形物が製造される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許２７２９１１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のように、造形物の形成材料として粉末材料を用いた場合、粉末材料の層に対して
液状結合剤が吐出されることによって、層状を成している粉末材料の一部が飛散すること
も少なくない。飛散した粉末材料は、造形物が形成される空間中に拡散する他、液状結合
剤を吐出する液滴吐出装置の液滴吐出ヘッドに付着する。こうして液滴吐出ヘッドに付着
した粉末材料によって液滴吐出ヘッドが汚染されるとともに、液滴吐出ヘッドに設けられ
たノズルが塞がれることで、液滴の吐出が妨げられる虞がある。なお、上述したような粒
体の飛散による問題とは、上記液滴吐出装置を用いた積層造形法に限られたものではなく
、粒体を用いて造形する方法に概ね共通した問題である。
【０００５】
この発明は、こうした従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、粒体を用
いた造形時において粒体の飛散を抑制することが可能な造形用スラリーを提供するととも
に、この造形用スラリーを用いた造形方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明では、造形物を粒体で形成するための造形用スラリーであって、水系溶媒と、
前記造形物を構成する疎水性の粒体と、前記造形物を構成するとともに前記水系溶媒に溶
解される両親媒性固体ポリマーと、前記水系溶媒の発泡を抑制する消泡剤とを含有する。
【０００７】
この発明によれば、造形物を形成するための疎水性の粒体は、水系溶媒及び両親媒性固
体ポリマーとともに混合されることによって、懸濁液であるスラリー中に存在する。当該
スラリーにおいては、両親媒性固体ポリマーにおける疎水性の部位が疎水性の粒体と親和
性を有するため、粒体同士が両親媒性固体ポリマーによって繋がれた状態にある。つまり
、疎水性の粒体同士は、互いに独立した状態にあるのではなく、両親媒性固体ポリマーの
介在によって互いに架橋された状態にある。そのため、造形物の形成に際して、スラリー
に振動等が与えられたとしても、疎水性の粒体は、粒体間の架橋によって形成された構造
中に保持されることから、粒体の飛散が抑制されるようになる。
【０００８】
他方、両親媒性固体ポリマーの有する親水性の部位が水系溶媒と親和性を有するため、
疎水性の粒体は、両親媒性固体ポリマーを介して水系溶媒中に分散された状態になる。そ
のため、疎水性の粒体は、両親媒性固体ポリマーを介することによって、水系溶媒中に均
一に分散することが可能になる。それゆえに、こうしたスラリーを用いて形成された造形
物においては、その形成材料である疎水性の粒体が均一に存在するようになる。
【０００９】
しかも、このようにして粒体の飛散を抑制する溶媒として、水系溶媒を用いるようにし
ているため、粒体が溶媒に溶解することや、粒体が溶媒を吸収して膨潤することに起因し
て、粒体が変性することを抑制することができる。そして、上述した効果を発現するため
の両親媒性固体ポリマーが造形物の構成材料であるため、造形物を形成するに際して造形
用スラリーから両親媒性固体ポリマーを別途取り除く必要もない。
【００１０】
また、造形用スラリーの生成に際しては、水系溶媒中に両親媒性固体ポリマーを溶解さ
せるとともに、疎水性の粒体を分散させるために、水系溶媒に両親媒性固体ポリマーと疎
水性の粒体とを混合した状態で水系溶媒の攪拌が行われる。この際、水系溶媒中に取り込
まれた気体は、両親媒性固体ポリマーによって安定化されて、水系溶媒中や水系溶媒と外
気との境界に気泡として留まる、つまり水系溶媒が発泡する。造形用スラリーがこうした
気泡を有していると、これを用いて形成された造形物中にも気泡が残存し、造形物の機械
的強度が低下することになる。
【００１１】
この点、上記発明では、造形用スラリーの構成材料として、水系溶媒の発泡を抑制する
消泡剤が含まれることから、造形用スラリーに含まれる気泡の量を低減し、ひいては造形
用スラリーを用いて形成した造形物の機械的強度が低下することを抑制できる。
【００１２】
この発明では、前記消泡剤が前記両親媒性固体ポリマーよりも小さいＨＬＢ値を有する
。
両親媒性物質の親水性及び疎水性の程度を示す値として、ＨＬＢ（Hydrophile-Lipophi
le Balance 親水親油バランス）値が広く用いられている。ＨＬＢ値は、その値が大き
い程、両親媒性物質の親水性が高いことを示し、他方、その値が小さい程、両親媒性物質
の疎水性が高いことを示す。ここで、造形用スラリーの構成材料である水系溶媒が、これ
に溶解された両親媒性固体ポリマーに起因して発泡することを抑制する場合、消泡剤とし
ては、泡膜の表面張力を局所的あるいは全体的に下げるべく、両親媒性固体ポリマーより
も疎水性の高い物質が好ましい。
【００１３】
この点、上記発明によれば、消泡剤として両親媒性固体ポリマーよりもＨＬＢ値が小さ
い物質が選択されることから、該消泡剤によって、両親媒性固体ポリマーに起因する水系
溶媒の気泡の量が低減させることになる。
【００１４】
この発明では、前記造形物を形成する際に前記粒体及び前記両親媒性固体ポリマーの結
着に用いられる結着液がカチオン重合型の紫外線硬化樹脂であり、前記消泡剤が非イオン
系の消泡剤である。
【００１５】
カチオン重合型の紫外線硬化樹脂は、紫外線が照射されることによって生成されたカチ
オン（酸）によって重合反応が開始及び進行される。そのため、紫外線硬化樹脂に他のイ
オンが含まれると、カチオンによる重合反応に対してイオンが影響を与える虞がある。
【００１６】
この点、上記発明では、結着液がカチオン重合型の紫外線硬化樹脂であるとともに、造
形用スラリーを構成する消泡剤が非イオン系の物質であることから、消泡剤によって紫外
線硬化樹脂の硬化が影響されることを抑制しつつ、水系溶媒の発泡を抑制することができ
る。
【００１７】
この発明では、前記消泡剤がフッ素を含有する。
この発明によれば、フッ素を含有する消泡剤を造形用スラリーの構成材料として用いる
ことによって、造形用スラリーに撥液性を付与することができる。これにより、造形用ス
ラリーに滴下された結着液が、その滴下位置から滲み出すことを抑制できる。つまり、造
形物の形状に係る精度を向上させることができる。
【００１８】
この発明では、前記消泡剤がフルオロアルキル基を有する。
この発明によれば、造形用スラリーの構成材料である消泡剤に、水素原子の一部又は全
てがフッ素原子に置換されたフルオロアルキル基が含まれるため、該造形用スラリーに対
してより高い撥液性を付与することができる。
【００１９】
この発明では、造形用スラリーの構成材料として繊維材料が含有される。
この発明によれば、スラリー中に繊維材料を含有させることによって、その機械的強度
を増大することができる。
【００２０】
この発明では、結着液を介して粒体同士を結着することにより造形物を形成する造形方
法であって、疎水性の粒体と、水系溶媒と、該水系溶媒に溶解された両親媒性固体ポリマ
ーと、前記水系溶媒の発泡を抑制する消泡剤とを含むスラリーからなる層を基体に形成す
る層形成工程と、結着液を前記層の一部に浸透させた後に該結着液を硬化することによっ
て、前記粒体及び前記両親媒性固体ポリマーを結着する結着工程と、前記硬化された前記
結着液を含む前記層に水系の液体を流すことによって、前記結着液が浸透した領域以外を
前記層から取り除く除去工程とを含む。
【００２１】
この発明によれば、造形物の形成に際しては、造形物を形成する疎水性の粒体が、水系
溶媒中に懸濁されたスラリーを用いるようにしている。そのため、造形物の形成に際して
スラリーに振動等が与えられたとしても、疎水性の粒体は水系溶媒中に保持されることか
ら、粒体の飛散が抑制されるようになる。しかも、こうして粒体の飛散を抑制する溶媒と
して、粒体とは極性の異なった水系溶媒を用いるようにしているため、粒体が溶媒に溶解
することや、粒体が溶媒を吸収して膨潤することに起因して、粒体が変性することを抑制
できる。
【００２２】
また、上記発明によれば、スラリーの構成材料として、疎水性の粒体と水系溶媒との両
方に親和性を有する両親媒性固体ポリマーを加えるようにしている。こうした両親媒性固
体ポリマーは、その疎水性の部位において疎水性の粒体と親和性を有するとともに、その
親水性の部位において水系溶媒と親和性を有する。そのため、疎水性の粒体は、両親媒性
固体ポリマーを介することによって、水系溶媒中に均一に分散することが可能になる。そ
れゆえに、こうした造形用スラリーを用いて形成された造形物においては、その形成材料
である疎水性の粒体が均一に存在するようになる。
【００２３】
加えて、上記スラリーには、スラリーを構成する水系溶媒の発泡を抑制する消泡剤が含
まれていることから、造形物中に含まれる気泡の量が低減されることで、造形物の機械的
強度の低下が抑制されるようになる。
【００２４】
さらに、上記発明では、スラリーからなる層に結着液が滴下されるとともに、結着液を
浸透させて該結着液を硬化した後に、それ以外の領域を水系の液体によって除去するよう
にしている。この際、上記層を構成するスラリーが水系溶媒及び両親媒性固体ポリマーを
含んで構成されるため、結着液が浸透した領域以外の領域は、水系の液体によって容易に
除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る造形方法の一実施の形態における手順を示すフローチャート。
【図２】（ａ）（ｂ）（ｃ）同造形方法の各工程を手順に沿って模式的に示す図。
【図３】（ａ）（ｂ）（ｃ）同造形方法の各工程を手順に沿って模式的に示す図。
【図４】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）変形例に係る造形方法の各工程を手順に沿って模式的に示す図。
【図５】（ａ）（ｂ）（ｃ）変形例に係る造形方法の各工程を手順に沿って模式的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明に係る造形用スラリー及び該造形用スラリーを用いた造形方法の一実施の
形態について、図１〜図３を参照して説明する。
［造形用スラリーの組成］
まず、造形用スラリーの組成について説明する。
【００２７】
本実施の形態の造形用スラリーは、次の４つの材料が混練された懸濁物である。
（Ａ）疎水性粒体
（Ｂ）水系溶媒
（Ｃ）両親媒性固体ポリマー
（Ｄ）消泡剤
上記疎水性粒体は、造形用スラリーを用いて形成される造形物の主要な構成材料である
。疎水性粒体には、疎水性の樹脂の粒体、例えばアクリル樹脂粉末、シリコーン樹脂粉末
、アクリルシリコーン樹脂粉末、ポリエチレン樹脂粉末、及びポリエチレンアクリル酸共
重合樹脂粉末を用いることができる。なお、本実施の形態における疎水性粒体とは、１０
０ｇの水系溶媒に対して１ｇ以上溶解しない粒体のことである。
【００２８】
上記水系溶媒は、造形物を構成する疎水性粒体の溶解度が上述のように低い。そのため
、溶媒への溶解や溶媒の吸収に起因する疎水性粒体の変性が起こり難い。それゆえに、疎
水性粒体の飛散を抑制する媒質として好ましい。なお、水系溶媒とは水、及び無機塩の水
溶液等の非有機系溶媒を含むものであって、このうち水が水系溶媒として用いられること
が好ましい。また、上記水系溶媒は、水に水溶性の有機溶媒を添加したものであってもよ
い。
【００２９】
上記両親媒性固体ポリマーは、上記疎水性粒体とともに造形物を構成する材料である。
この固体ポリマーは両親媒性であることから、親水性の部分による水系溶媒との親和性に
よって水系溶媒に溶解するとともに、その疎水性の部分による疎水性粒体との親和性によ
って該疎水性粒体の溶媒中への分散作用を発現する。両親媒性固体ポリマーとしては、主
鎖である炭化水素鎖と、側鎖である親水性の官能基とを有する材料を用いることができる
。中でも、直鎖炭化水素鎖を有しているものの、他の材料と比較して親水性が高いポリビ
ニルアルコールを用いることが好ましい。
【００３０】
上記消泡剤は、造形用スラリーを生成する際の攪拌等によって、両親媒性固体ポリマー
を溶解した水系溶媒が発泡することを抑制する。例えば消泡剤は、水系溶媒と大気との界
面に形成された気泡を消失させたり、上記界面での気泡の形成を抑制したりする。水系溶
媒、つまり造形用スラリーに気泡が含まれていると、これを用いて形成した造形物の機械
的強度が低下する虞があることから、当該消泡剤によれば、こうした問題を解消すること
ができる。
【００３１】
水系溶媒中において消泡機能を高める上では、泡膜の表面張力を局所的あるいは全体的
に下げるために、上記両親媒性固体ポリマーよりも疎水性の高い物質を消泡剤として用い
ることが好ましい。そこで消泡剤としては、両親媒性固体ポリマーよりもＨＬＢ値が小さ
い物質を用いることが好ましい。このような構成であれば、両親媒性固体ポリマーによっ
て消泡できない気泡が発生する場合であっても、該両親媒性固体ポリマーよりもＨＬＢ値
が小さい上記消泡剤によって同気泡を消泡することが可能である。
【００３２】
また、造形用スラリーを用いた造形物の形成に際して、造形用スラリーの構成材料であ
る疎水性粒子及び両親媒性固体ポリマーを結着する結着液として紫外線硬化樹脂、特にカ
チオンによって樹脂の重合反応を生じさせるカチオン重合型の紫外線硬化樹脂を用いる場
合には、非イオン系の消泡剤を用いることが好ましい。これは、紫外線の照射によって紫
外線硬化樹脂中に生成されたカチオン（酸）による反応が、消泡剤に由来するイオンによ
って影響されることが抑制されるためである。
【００３３】
加えて、消泡剤にフッ素が含有されるようにすれば、造形用スラリーに撥液性を付与す
ることができる。これにより、造形物の形成時に造形用スラリーに対して滴下された結着
液は、その滴下位置から滲み出すことが抑制されるため、造形物の形状に係る精度が向上
されるようになる。
【００３４】
上記４つの材料が混練されたスラリー中では、両親媒性固体ポリマーが有する疎水性の
部分によって、疎水性粒体同士が互いに架橋された状態にもなる。そのため、造形物の形
成に際して、スラリーに振動等が与えられたとしても、疎水性の粒体は、粒体間の架橋に
よって形成された構造中に保持されることから、粒体の飛散が抑制されるようになる。
【００３５】
また、両新媒性固体ポリマーに繋がれた疎水性粒体は、該両親媒性固体ポリマーが有す
る親水性の部分を介して、水系溶媒中に均一に分散される。そのため、こうしたスラリー
を用いて形成された造形物においては、形成材料である疎水性粒体が均一に存在すること
になる。なお、こうした両親媒性固体ポリマーは、それ自体が造形物の形成材料であるこ
とから、造形物の形成時には、形成途中の、あるいは完成した造形物から両親媒性固体ポ
リマーを取り除くといった操作を必要としない。
【００３６】
加えて、スラリー生成時の攪拌等に起因する気泡の生成が消泡剤によって抑制されるこ
とから、該スラリーを用いて形成した造形物の機械的強度が低下することを抑制すること
ができる。
【００３７】
以下に、（Ａ）疎水性粒体、（Ｃ）両親媒性固体ポリマー、及び（Ｄ）消泡剤の具体例
を記載する。
［（Ａ）疎水性粒体］
疎水性粒体としての粉末樹脂材料は、真球形状の粒体を含有していることが好ましい。
これにより、造形物の形状に係る制御性、特に造形物の外形を規定する辺や角部における
形状の制御性が向上する。
【００３８】
また、上記粉末樹脂材料を含有するスラリーを用いて公知の積層造形法により造形物を
形成する際には、粉末樹脂材料の粒径が、スラリーにより形成されるスラリー層当りの厚
さ以下であることが好ましい。さらには、スラリー層の厚さの２分の１以下であることが
より好ましい。これにより、スラリー層における粒体の体積充填率を向上させ、ひいては
、造形物の機械的強度を向上させることができる。
【００３９】
加えて、粉末樹脂材料には、上記粒径の範囲内で、互いに異なる粒径の粒体が含まれて
いることが好ましい。なお、造形用スラリー中における粒径の分布としては、ガウス分布
（正規分布）に近い分散であってもよいし、最大径側あるいは最小径側に粒径分布の最大
値を有するような分散（片分散）であってもよい。粉末樹脂材料に含まれる粒体の粒径が
単一の値である場合、造形物を形成したときの該粒子の体積充填率は、最密充填時の理論
値である６９．８％を超えることはなく、実際には５０〜６０％程度の充填率となる。上
述のように、粉末材料中に互いに異なる粒径の粒体が含まれる、言い換えれば粒径が範囲
を持って分布するようにすれば、例えば相対的に大きな粒径を有した粒体同士によって形
成された空隙に、相対的に粒径の小さい粒体が配置されることによって体積充填率が向上
される。これにより、造形物の機械的強度を向上させることができる。
【００４０】
例えば、上記スラリー層の厚さが１００μｍである場合、粉末樹脂材料に含まれる粒体
の粒径は、１００μｍ以下が好ましく、さらには、平均粒径が２０μｍ〜４０μｍであっ
て、数μｍ〜から１００μｍ以下の分散を有しているとより好ましい。
【００４１】
上記条件を満たす粉末樹脂を以下に列挙する。
シリコーン樹脂粉末材料としては、例えば、トスパール１１１０（粒径１１μｍ）、ト
スパール１２０（粒径２μｍ）、トスパール１３０（粒径３μｍ）、トスパール１４５（
粒径４．５μｍ）、トスパール２０００Ｂ（粒径６μｍ）、トスパール３１２０（粒径１
２μｍ）（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製）（トスパール：登録商標
）等が挙げられる。
【００４２】
アクリルシリコーン樹脂粉末としては、例えば、シャリーヌＲ−１７０Ｓ（粒径３０μ
ｍ）（日信化学工業（株）製）（シャリーヌ：登録商標）が挙げられる。
アクリル樹脂としては、例えば、エポスターＬ１５（粒径１０〜１５μｍ）、エポスタ
ーＭ０５（粒径４〜６μｍ）、エポスターＧＰＨ４０〜Ｈ１１０（粒径４〜１１μｍ）（
（株）日本触媒製）（エポスター：登録商標）が挙げられる。
【００４３】
ポリエチレン樹脂としては、例えば、フロービーズＬＥ−１０８０（粒径６μｍ）、フ
ロービーズＬＥ−２０８０（粒径１１μｍ）、フロービーズＨＥ−３０４０（粒径１１μ
ｍ）、フロービーズＣＬ−２０８０（粒径１１μｍ）（住友精化（株）製）（フロービー
ズ：登録商標）が挙げられる。
【００４４】
エチレンアクリル酸共重合樹脂である、フロービーズＥＡ−２０９（粒径１０μｍ）（
住友精化（株）製）が挙げられる。
［（Ｃ）両親媒性固体ポリマー］
両親媒性固体ポリマーの好ましい例として、ポリビニルアルコールが挙げられる。ポリ
ビニルアルコールの構造を以下に示す。
【００４５】
【化１】
ポリビニルアルコールは、主鎖として直鎖状の炭化水素を有するとともに、側鎖として
親水性の官能基であるヒドロキシル基を有する。ポリビニルアルコールには、その単位構
造当りに凡そ一つのヒドロキシル基が含まれることから、該ポリビニルアルコールは、疎
水性の粒体との親和性を主鎖によって維持しつつ、水系溶媒との親和性が高いものとなる
。なお、ポリビニルアルコールの単量体であるビニルアルコール（Ｈ２Ｃ＝ＣＨＯＨ）が
酸化されやすく不安定であることから、ポリビニルアルコールは一般に以下の手順で生成
される。
【００４６】
（ａ）ビニルアルコールのヒドロキシル基（−ＯＨ）がカルボキシル基（−ＣＯＯＨ）
に置換された構造を有する酢酸ビニル（Ｈ２Ｃ＝ＣＨＣＯＯＨ）を重合することによって
、ポリ酢酸ビニルを生成する。
【００４７】
（ｂ）ポリ酢酸ビニルを加水分解（鹸化）して、カルボキシル基をヒドロキシル基に置
換する。
そのため、ポリビニルアルコールは、上記化学式（１）に示されるように、側鎖である
官能基としてヒドロキシル基の他に、カルボキシル基を有している。また、ポリビニルア
ルコールと総称される物質には、上記加水分解の度合いの違いに起因して、ポリ酢酸ビニ
ルの重合度に対する、ヒドロキシル基の数の比が異なるものが含まれる。こうした重合度
に対するヒドロキシル基の数の比の百分率は鹸化度と呼ばれ、ポリビニルアルコールの特
性を示す指標として用いられている。
【００４８】
また、ポリビニルアルコールの特性を示す指標としては、上記化学式（１）に示される
単位構造の重合数である重合度も用いられている。
これら鹸化度と重合度には以下のような傾向がある。
【００４９】
・鹸化度が大きい程、親水性が増大するため、水系溶媒に対する溶解度が大きくなる。
・ただし、鹸化度が１００％付近になると結晶化しやすくなるため、水系溶媒に対する
溶解度が極端に小さくなる。
【００５０】
・鹸化度が小さい程、疎水性が増大するため、水系溶媒に対する溶解度が小さくなる。
・重合度が大きい程、ポリビニルアルコールが含まれる構造体の機械的強度が増大する
。
【００５１】
・重合度が小さい程、水系溶媒、特に冷水に対する溶解度が大きくなる。
ここで、上記積層造形法を用いて造形物を形成する場合、スラリーからなる単一層にお
ける機械的強度に鑑みれば、スラリーに含まれるポリビニルアルコールの重合度をより大
きくすることが好ましい。しかしながら、重合度の増大によってポリビニルアルコールの
溶解度が低下することから、スラリーからなる層を積層することによって造形物を形成す
る際、隣接する層の接合面においては、一方の層の界面に存在するポリビニルアルコール
が、他方の層を構成する溶媒に溶解し難くなる。つまり、層間の溶解性が低下することに
よって層間の接着性が低下してしまい、層間における機械的強度が低下することになる。
【００５２】
この点、スラリーに含まれる水系溶媒が水であるときには、ポリビニルアルコールの重
合度を３００以上１０００以下とすることが好ましい。これによれば、スラリーからなる
層内の機械的強度と層間の接着性との両立が可能である。加えて、鹸化度を８５以上９０
以下とすることも好ましい。これによれば、水に対するポリビニルアルコールの溶解度の
低下を抑制することができる。そのため、上述のようなスラリー層間の接着性の低下を抑
制することができる。また、ポリビニルアルコールの重合度を３００以上１０００以下と
するとともに、鹸化度を８５以上９０以下とする構成はより好ましい。これによれば、ス
ラリーからなる層内の機械的強度と層間の接着性との両立が可能であるとともに、水に対
するポリビニルアルコールの溶解度の低下を抑制することができる。
【００５３】
上記条件を満たすポリビニルアルコールを以下に列挙する。
ポバールＪＰ−０３（重合度３００、鹸化度８６．０〜９０．０（８８））、ポバール
ＪＰ−０４（重合度４００、鹸化度８６．０〜９０．０（８８））、ポバールＪＰ−０５
（重合度５００、鹸化度８７．０〜８９．０（８８））、ポバールＪＰ−１０（重合度１
０００、鹸化度８６．０〜９０．０（８８））、ポバールＪＰ−０５Ｓ（重合度５００、
鹸化度８６．０〜９０．０（８８））（日本酢ビ・ポバール（株）製）等が挙げられる。
【００５４】
クラレポバールＰＶＡ−２０３（重合度３００、鹸化度８７〜８９（８８））、クラレ
ポバールＰＶＡ−２０５（重合度５００、鹸化度８６．５〜８９（８７．７５））等が挙
げられる。
【００５５】
ゴーセノールＧＬ−０５（重合度５００、鹸化度８６．５〜８９．０（８７．７５））
、ゴーセノールＧＬ−０３（重合度３００、鹸化度８６．５〜８９．０（８７．７５））
（日本合成化学工業（株）製）（ゴーセノール：登録商標）等が挙げられる。
［消泡剤］
消泡剤としては、両親媒性固体ポリマーよりもＨＬＢ値の小さい界面活性剤が好ましい
。例えば、両親媒性固体ポリマーとしてポリビニルアルコールが選択され、且つ、その鹸
化度が８５以上９０以下である場合、ポリビニルアルコールのＨＬＢ値は以下のようにな
る。ＨＬＢ値の算出方法の１つであるグリフィン法では、以下の式によってＨＬＢ値を算
出する。
【００５６】
（ＨＬＢ値）＝２０×（親水基の分子量）／（総分子量）
ここで、上記化学式（１）から、ポリビニルアルコールが有する親水基の分子量は１７
ｎであり、他方、ポリビニルアルコールの総分子量は大凡４４ｎ＋７２ｍである。ポリビ
ニルアルコールの鹸化度が８５であるときのＨＬＢ値をＨＬＢ１とし、同ポリビニルアル
コールの鹸化度が９０であるときのＨＬＢ値をＨＬＢ２とするとき、各ＨＬＢ値は以下の
ようになる。
【００５７】
ＨＬＢ１＝１７×０．８５／（４４×０．８５＋７２×０．１５）≒６
ＨＬＢ２＝１７×０．９／（４４×０．９＋７２×０．１）≒６．５
つまり、上記消泡剤としては、そのＨＬＢ値が６未満である界面活性剤が好ましい。
【００５８】
また、上述のように、結着液である紫外線硬化樹脂として、カチオン重合型の紫外線硬
化樹脂を用いる場合、消泡剤は、非イオン系であることが好ましい。
加えて、結着液が造形用スラリーに滴下されたときに、その滴下位置から滲み出すこと
を抑制するために、撥液性を有するフッ素を含有する消泡剤を選択してもよい。フッ素を
含有する消泡剤としては、フルオロアルキル基を含有するオリゴマーが挙げられる。なお
、フルオロアルキル基とは、アルキル基に含まれる全水素がフッ素に置換されたパーフル
オロアルキル基でもよいし、アルキル基に含まれる水素の一部がフッ素に置換された官能
基でもよい。また、直鎖状及び分岐状のいずれであってもよく、且つ、酸素原子を含むも
のであってもよい。
【００５９】
上記オリゴマーの単量体としては、フルオロアルキル基の炭素数が１〜２０、好ましく
は４〜１２、より好ましくは６〜８であるフルオロアルキル基含有エチレン性不飽和単量
体を用いることができる。なお、フルオロアルキル基の炭素数は、オリゴマーの水系溶媒
への溶解性と、界面活性能力、すなわち消泡剤としての機能との両立が可能な数としてい
る。単量体は、下記一般式で示される。
【００６０】
ＣＨ２＝Ｃ（Ｒ１）ＣＯＯ（Ｘ）ａＲｆ…化学式（Ａ）
上記化学式（Ａ）において、Ｒ１は水素原子、塩素原子、フッ素原子、メチル基、及び
シアノ基のいずれかであり、且つ、Ｘはフッ素原子を含まない２価の連結基であり、且つ
、ａは０又は１の整数であり、且つ、Ｒｆはフルオロアルキル基を示す。このうちＸとし
ては、例えば、−（ＣＨ２）ｎ−、−ＣＨ２ＣＨ（ＯＨ）（ＣＨ２）ｎ−、−（ＣＨ２）
ｎＮＲ２−ＳＯ２−、−（ＣＨ２）ｎＮＲ２−ＣＯ−、−ＣＨ（ＣＨ３）−、−ＣＨ（Ｃ
Ｈ２ＣＨ３）−、−Ｃ（ＣＨ３）２−等が挙げられる。なお、ｎは１〜１０の整数であり
、且つ、Ｒ２は水素原子又は炭素数が１〜１８のアルキル基である。また、Ｒｆとしては
、例えば、−Ｃ４Ｆ９、Ｃ７Ｆ１５、−Ｃ８Ｆ１７、−（ＣＦ２）４Ｈ、−（ＣＦ２）６
ＣＦ（ＣＦ３）２、−（ＯＣＦ２ＣＦ２）４ＯＣＦ２ＣＦ３、−（ＯＣＦ２ＣＦ（ＣＦ３
））３Ｃ３Ｆ７等が挙げられる。
【００６１】
上記化学式（Ａ）で表される単量体としては、例えば以下の化合物が挙げられる。
ＣＨ２＝ＣＨＣＯＯＣＨ２ＣＨ２Ｃ８Ｆ１７
ＣＨ２＝Ｃ（ＣＨ３）ＣＯＯＣＨ２ＣＨ２Ｃ８Ｆ１７
ＣＨ２＝ＣＨＣＯＯＣＨ２ＣＨ２Ｃ１２Ｆ２５
ＣＨ２＝ＣＨＣＯＯＣＨ２ＣＨ２Ｃ６Ｆ１３
ＣＨ２＝ＣＨＣＯＯＣＨ２ＣＨ２Ｃ４Ｆ９
ＣＨ２＝ＣＦＣＯＯＣＨ２ＣＨ２Ｃ６Ｆ１３
ＣＨ２＝ＣＨＣＯＯＣＨ２ＣＨ３
ＣＨ２＝Ｃ（ＣＨ３）ＣＯＯＣＨ２ＣＦ（ＣＦ３）２
ＣＨ２＝Ｃ（ＣＨ３）ＣＯＯＣＨ２ＣＦＨＣＦ３
ＣＨ２＝ＣＨＣＯＯＣＨ２（ＣＦ２）６Ｈ
ＣＨ２＝ＣＨＣＯＯＣＨ２ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ２Ｃ８Ｆ１７
ＣＨ２＝ＣＨＣＯＯＣＨ２ＣＨ２Ｎ（Ｃ３Ｈ７）ＳＯ２Ｃ８Ｆ１７
ＣＨ２＝ＣＨＣＯＯＣＨ２ＣＨ２Ｎ（Ｃ２Ｈ５）ＣＯＣ７Ｆ１５
ＣＨ２＝ＣＨＣＯＯＣ２Ｈ４（ＣＦ（ＣＦ３）ＯＣＦ２）３Ｃ２Ｆ５
ＣＨ２＝ＣＨＣＯＯＣＨ２（ＣＦ（ＣＦ３）ＯＣＦ２）２Ｃ２Ｆ５
なお、オリゴマーに含まれる単量体は、上記化学式（Ａ）で示される化合物が１つであ
ってもよいし、異なる２以上の化合物が含まれるようにしてもよい。
【００６２】
なお、消泡剤は、上記各種化合物が所定の割合で溶媒に混合されたかたちであってもよ
い。ただし、溶媒は、上記疎水性粒体の溶解あるいは膨潤等を抑制する目的から、水系溶
媒、特に水であることが好ましい。
【００６３】
当該消泡剤として用いることの可能な製品の候補を以下に列挙する。
メガファックＦ−４７０、メガファックＲ−０８、メガファックＦ−４７１、メガファ
ックＦ−４７２ＳＦ、メガファックＦ−４７５、メガファックＲ−３０、メガファックＦ
−４７７、メガファックＦ−４７９、メガファックＭＣＦ−３５０ＳＦ（ＤＩＣ（株）製
）（メガファック：登録商標）のうち、ＨＬＢ値が上述の条件を満たすものを用いること
ができる。なお、上記各種メガファックは、パーフルオロアルキル基を有する。
【００６４】
サーフロンＳ−３９３、サーフロンＫＨ−４０（ＡＧＣセイミケミカル（株））（サー
フロン：登録商標）のうち、ＨＬＢ値が上述の条件を満たすものを用いることができる。
なお、各種サーフロンは、パーフルオロアルキル基を有する。
【００６５】
サーフィノールＤＦ−３７、サーフィノールＤＦ−５８、サーフィノールＤＦ−７５、
サーフィノールＤＦ−２１０、サーフィノールＭＤ−２０、エンバイロジェムＡＤ０１（
エアープロダクツ社製）（サーフィノール、エンバイロジェム：登録商標）のうち、ＨＬ
Ｂ値が上述の条件を満たすものを用いることができる。
【００６６】
非反応性変性シリコーンオイルであるＫＦ−９４５、ＫＦ−６０２０、Ｘ−２２−６１
９１、Ｘ−２２−４５１５、ＫＦ−６０１５、ＫＦ−６０１５、ＫＦ−６０１７、Ｘ−２
２−２５１６、ＫＦ−６００４、ＫＦ−８８９、ＫＦ-６１００、ＫＦ-６１０４、ＫＦ-
６１０５（信越化学工業（株）製）が挙げられる。
［配合比］
上記（Ａ）疎水性粒体としてシャリーヌＲ−１７０Ｓを、（Ｂ）水系溶媒として水を、
（Ｃ）両親媒性固体ポリマーとしてポバールＪＰ−０５を、（Ｄ）消泡剤としてメガファ
ックＦ−４７７を用いるとき、これらの材料を以下の割合で配合すると好ましい。
（Ａ）：（Ｂ）：（Ｃ）：（Ｄ）＝７：３．１：０．２２：０．０６（単位ｇ）
これら材料を混練することにより、造形用スラリーを作成することができる。なお、造
形物において疎水性粒体の充填率が高くなるほど、該造形物における機械的な強度が高め
られる。それゆえに、造形物の機械的な強度を高める上では、疎水性粒体が最密に充填さ
れるべく、最密に充填された疎水性粒体の隙間よりも水系溶媒及び両親媒性固体ポリマー
の占める体積が小さくなるような配合比が好ましい。
［造形方法］
次に、上記組成のスラリーを用いた造形方法について、図１〜図３を参照して説明する
。
【００６７】
図１は、造形方法の各工程を手順に沿って示すとともに、図２及び図３は、上記各工程
にて実施される処理を模式的に示している。
本実施の形態における造形方法では、まず、犠牲層形成工程（ステップＳ１１：図２（
ａ））にて、例えばガラス基板やプラスチックシート等の基板１１上に、例えば厚さが２
００μｍになるように、上記スラリーを塗布することによって、スラリーからなる層の最
下層としての犠牲層１２を形成する。なお、スラリーの塗布には、公知の方法であるスキ
ージ法、スクリーン印刷法、ドクターブレード法、及びスピンコート法等、基板１１上に
略均一な厚さを有したスラリーの層を形成可能な方法を用いることができる。
【００６８】
次いで、スラリー層形成工程（ステップＳ１２：（ｂ））にて、厚さが１００μｍにな
るように、上記スラリーを塗布してスラリー層２１ａを形成する。なお、スラリー層２１
ａの形成に際しても、犠牲層１２の形成時と同様、上記公知の方法を用いることができる
。
【００６９】
そして、紫外線硬化樹脂滴下工程（ステップＳ１３：図２（ｃ））にて、上記スラリー
層２１ａにおいて造形物２０（図３）の一部を形成するための造形部２２ａに、液滴吐出
装置３１から結着液としての紫外線硬化樹脂を含んだＵＶインクＩを吐出する。
【００７０】
ここで、スラリー層２１ａ内では、上記ポリビニルアルコールによる疎水性粒体の架橋
構造が形成されることによって、疎水性粒体同士は互いに所定の空間を有して配置されて
いるとともに、該空間中には水が充填されている。そのため、スラリー層２１ａの上方か
ら、該スラリー層２１ａの表面に向かって吐出されたＵＶインクＩは、上述の空間を通っ
てスラリー層２１ａの裏面にまで到達するようになる。つまり、造形部２２ａの全体にＵ
ＶインクＩが浸透するため、該造形部２２ａの強度が向上される。
【００７１】
ちなみに、スラリー層２１ａ中のポリビニルアルコールにおける疎水性の領域が、ＵＶ
インクＩに対する親和性を有していることから、ＵＶインクＩがスラリー層２１ａ中に浸
透しやすくもなる。
【００７２】
なお、造形用スラリーに含まれる消泡剤として、フッ素を含有する界面活性剤が用いる
ようにすれば、スラリー層２１ａの造形部２２ａに対して滴下されたＵＶインクＩが、そ
の滴下位置における疎水性粒体の表面に沿って鉛直方向に浸透して、スラリー層２１ａの
厚さ方向と平行な方向には滲み出し難くなる。また、スラリー層２１ａの上方から、該ス
ラリー層２１ａの表面に向かって吐出されたＵＶインクＩは、撥液性を有する消泡剤と該
ＵＶインクＩとが相互作用し難くなる結果、スラリー層２１ａ中に停滞することなく、上
述の空間を通ってスラリー層２１ａの裏面にまで到達するようになる。つまり造形部２２
ａの全体にＵＶインクＩが円滑に浸透するようになる。このとき、疎水性粒体同士はポリ
ビニルアルコールによって架橋されているため、スラリー層２１ａを流動するＵＶインク
Ｉによって疎水性粒体が動かされることもない。そのため、スラリー層２１ａに形成され
る造形部２２ａの形状に係る精度が向上され、ひいては造形部２２ａの集合である造形物
２０の形状に係る精度も向上される。
【００７３】
上記ＵＶインクＩとしては、カチオンを活性種とする重合反応によって硬化するカチオ
ン重合型の紫外線硬化樹脂を含むものを用いることができる。ただし、当該ＵＶインクＩ
は、スラリー層２１ａの造形部２２ａに滴下された後、造形部２２ａに含まれる疎水性粒
体と共々、硬化させるものである。そのため、ＵＶインクＩ、特に紫外線硬化樹脂と疎水
性粒体とには、相溶性を有する材料を選択することが好ましい。つまり、ＵＶインクＩと
疎水性粒体には同系の材料を用いること、例えばシリコーン系のＵＶインクＩと、シリコ
ーン系樹脂粉末とを用いることが好ましい。あるいは、ＵＶインクＩと、該ＵＶインクＩ
と同系の材料が表面に導入された疎水性粒体とを用いること、例えばエポキシ系ＵＶイン
クとエポキシ変性アクリル樹脂粉末とを用いることが好ましい。つまり、ここでいう同系
とは、疎水性粒体を構成する繰り返し単位構造の主骨格と、ＵＶインクＩに含まれる樹脂
の単位構造の主骨格とが同一であることを意味している。また同系とは、該単位構造にお
ける側鎖官能基や該単位構造における主骨格の一部が異なるものの、疎水性液状体と上記
樹脂との相互作用が疎水性粒体間の相互作用と略同じになる程度に、該単位構造の主骨格
同士が一部重複することを意味している。それゆえに、疎水性粒体及び上記樹脂がそれぞ
れ共重合体である場合には、これらに含まれる原子の組成比が一致していないものも同系
であるとする。また、上記消泡剤も、ＵＶインクＩ、特に紫外線硬化樹脂と相溶性を有す
る材料とすることが好ましい。つまり、上記疎水性粒体と同様、消泡剤は、ＵＶインクＩ
と同系の材料、あるいは、同系の材料が表面に導入された界面活性剤を用いることが好ま
しい。
【００７４】
上記カチオン重合型の紫外線硬化樹脂としては、エポキシ系、オキセタン系、ビニルエ
ーテル系、及びシリコーン系樹脂等が挙げられる。なお、シリコーン系樹脂としては、例
えばアクリルシリコーン系樹脂、ポリエステルシリコーン系樹脂、エポキシシリコーン系
樹脂、メルカプトシリコーン系樹脂が挙げられる。
【００７５】
また、上記各種ＵＶインクＩは、各色の顔料を含むようにしてもよい。イエローの顔料
として、例えば、ファストイエロー（C.I.Pigment Yellow 74 ）、ジスアゾイエロー（C.
I.Pigment Yellow 16 , C.I.Pigment Yellow 128 ）、イソインドリノンイエロー（C.I.
Pigment Yellow 109 ）が挙げられる。マゼンタの顔料として、キナクリドンマゼンタ（
C.I.Pigment Red 122 ）、無置換キナクリドン（C.I.Pigment Violet 19 ）が挙げられる
。シアンの顔料として、例えばフタロシアニンブルー（C.I.Pigment Blue 15:3 , C.I.Pi
gment Blue 15:4 ）が挙げられる。ブラックの顔料として例えばカーボンブラックが挙げ
られる。ホワイトの顔料として例えば酸化チタンが挙げられる。また、これら顔料に加え
て、艶消シリコーン粉末等の艶消剤や、蛍光顔料が、上記ＵＶインクＩに含まれるように
してもよい。
【００７６】
その後、紫外線照射工程（ステップＳ１４：図３（ａ））にて、上記スラリー層２１ａ
全体に紫外線Ｌが照射されることによって、造形部２２ａが硬化される。なお、紫外線Ｌ
は、スラリー層２１ａの全体に照射されなくともよく、少なくともスラリー層２１ａのう
ちの造形部２２ａに照射されればよい。また、紫外線Ｌの照射は、例えば上記液滴吐出装
置３１に搭載された紫外線照射装置によって、造形部２２ａへのＵＶインクＩの滴下と交
互に行うことや、該液滴吐出装置３１とは別に設けられた紫外線照射装置によって、スラ
リー層毎に行うこと、あるいは複数のスラリー層に対して一度に行うことができる。
【００７７】
上述のようなＵＶインクＩの滴下と紫外線Ｌの照射により硬化された造形部２２ａは、
造形物２０の一部を構成する。他方、スラリー層２１ａにおける造形部２２ａ以外の領域
は、同一のスラリー層２１ａに形成された造形部２２ａや、スラリー層２１ａの上部のス
ラリー層２１ｂ等に形成される造形部２２ｂ等を機械的に支持するサポート部２３ａとし
て機能するようになる。これにより、例えば、図３（ｂ）に示されるように、上層の造形
部２２ｂが下層の造形部２２ａよりも、積層方向に垂直な方向に張り出している張り出し
部を有する造形物２０を形成する場合であっても、張り出し部を支持するサポート部を別
途形成する必要がない。また、張り出し部の下層にスラリー層が存在する状態で造形物２
０の形成が行われることから、造形物２０の形成途中において突起部が欠けることを抑制
できる。なお、上記紫外線硬化樹脂滴下工程と紫外線照射工程とから結着工程が構成され
る。
【００７８】
上記スラリー層形成工程（ステップＳ１２）から上記紫外線照射工程（ステップＳ１４
）までの３工程は、造形物２０を構成する造形部の全てが形成されるまで繰り返し実施さ
れる。例えば、図３（ｂ）に示されるように、造形物２０が５層のスラリー層２１ａ，２
１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅから構成される場合、上記３工程が順に５回繰り返される
。このように、層形成工程から紫外線照射工程までの４工程を順に繰り返すことにより、
複数の層から構成される積層体を形成することができるため、当該造形方法によって形成
される造形物２０の形状に係る自由度が高くなる。
【００７９】
造形物２０を構成する造形部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅが全て形成され
ると、サポート部除去工程（ステップＳ１５：図３（ｃ））にて、スラリー層２１ａ，２
１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅの積層体から、サポート部２３ａ，２３ｃ，２３ｄ，２３
ｅが除去される。サポート部２３ａ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅの除去は、上記基板１１と
ともに積層体を水系の液体中、例えば水中に浸すこと、積層体に水を所定の圧力で吹き付
けること等によって行うことができる。なお、スラリーの構成材料であるポリビニルアル
コールの重合度を３００以上１０００以下とするとともに、鹸化度を８５以上９０以下と
すれば、スラリー層の水に対する溶解度の低下を抑制することができる。そのため、上述
した重合度と鹸化度とを有したポリビニルアルコールからなる構成では、サポート部除去
工程（ステップＳ１５）に際して、上記積層体からサポート部２３ａ，２３ｃ，２３ｄ，
２３ｅのみを容易に取り除くことができるという点で好ましい。
【００８０】
以上説明したように、本実施の形態に係る造形用スラリー、及び該スラリーを用いた造
形方法によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
（１）水系溶媒である水と、疎水性粒体である樹脂の粒体と、両親媒性固体ポリマーで
あるポリビニルアルコールとからスラリーを構成するようにした。これにより、造形物２
０を形成する樹脂粒体が、水及びポリビニルアルコールとともに混合されることによって
、懸濁液であるスラリー中に存在する。また、当該スラリーにおいては、ポリビニルアル
コールにおける炭化水素鎖が樹脂粒体と親和性を有するため、粒体同士がポリビニルアル
コールを介して繋がれた状態にある。つまり、樹脂粒体同士は、互いに独立した状態にあ
るのではなく、ポリビニルアルコールの介在によって互いに架橋された状態にある。その
ため、造形物２０の形成に際して、スラリーに振動等が与えられたとしても、樹脂粒体は
、粒体間の架橋によって形成された構造中に保持されることから、粒体の飛散が抑制され
るようになる。
【００８１】
（２）また、ポリビニルアルコールの有するヒドロキシル基が水と親和性を有するため
、樹脂粒体は、ポリビニルアルコールを介して水中に分散された状態になる。そのため、
樹脂粒体は、ポリビニルアルコールを介することによって、水中に均一に分散することが
可能になる。それゆえに、こうしたスラリーを用いて形成された造形物２０においては、
その形成材料である樹脂粒体が均一に存在するようになる。
【００８２】
（３）しかも、このようにして粒体の飛散を抑制する溶媒として、粒体とは極性の異な
った水を用いるようにしているため、粒体が溶媒に溶解することや、粒体が溶媒を吸収し
て膨潤することに起因して、粒体が変性することを抑制することができる。
【００８３】
（４）加えて、ポリビニルアルコールが造形物の構成材料であるため、造形物２０を形
成するに際して造形用スラリーからポリビニルアルコールを別途取り除く必要もない。
（５）消泡剤として、ポリビニルアルコールよりもＨＬＢ値が小さい界面活性剤を用い
るようにした。これにより、ポリビニルアルコールに起因して水系溶媒である水に生じる
気泡の量を低減することができる。
【００８４】
（６）ＵＶインクＩがカチオン重合型の紫外線硬化樹脂を含み、且つ、消泡剤として非
イオン系の界面活性剤を用いるようにした。これにより、ＵＶインクＩの硬化が消泡剤に
よって影響されることを抑制することができる。
【００８５】
（７）消泡剤として、フルオロアルキル基を含有する界面活性剤を用いるようにしても
よい。これにより、造形用スラリーに撥液性を付与することができ、造形物の形状に係る
精度を向上させることができる。
【００８６】
なお、上記実施の形態は、以下のように適宜変更して実施することも可能である。
・各スラリー層２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅを形成した後に、該スラリー
層２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅを乾燥する乾燥工程を設けるようにしてもよ
い。また、乾燥に際しては、スラリー層２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅに含ま
れる水を完全に乾燥させてもよいし、スラリー層２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１
ｅの水分含有量が大気中で変わらない状態、つまりスラリー層２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，
２１ｄ，２１ｅと大気とが平衡状態となるようにしてもよい。なお、スラリー層２１ａ，
２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅを完全に乾燥させても、下層のスラリー層中のポリビニ
ルアルコールが、上層のスラリー層中の水に溶解することによって、層間の接着性は維持
される。
【００８７】
・スラリー層２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅの造形部２２ａ，２２ｂ，２２
ｃ，２２ｄ，２２ｅにＵＶインクＩを滴下した後に、紫外線Ｌを照射するようにした。こ
れに限らず、例えばスラリー層２１ｂのように、層全体が造形部２２ｂとなる場合には、
スラリー層２１ｂを形成することなく、造形部２２ｂをＵＶインクＩのみによって形成す
るようにしてもよい。
【００８８】
・上記犠牲層１２は、スラリーのみによって形成するようにした。これに限らず、犠牲
層１２の全体に、離散的にＵＶインクＩを滴下して、造形物２０の基板への固定強度を高
める固定部１２ａを形成するようにしてもよい。こうした固定部１２ａを用いた造形方法
の詳細について、図４及び図５を参照して以下に説明する。
【００８９】
まず、基板１１上に例えば２００μｍとなるようにスラリーを塗布して犠牲層１２を形
成する（図４（ａ））。犠牲層１２の全体に、液滴吐出装置３１を用いてＵＶインクＩを
離散的に滴下する（図４（ｂ））。ＵＶインクＩを、該ＵＶインクＩが浸透した領域の疎
水性粒体と共々硬化させて固定部１２ａを形成する。なお、このＵＶインクＩの硬化は、
図４（ｂ）に示されるＵＶインクＩの離散的な滴下の直後に行ってもよいし、犠牲層１２
上に形成されるスラリー層２１ａの造形部２２ａの硬化と同時に行ってもよい。また、固
定部１２ａは、犠牲層１２の直上に形成されるスラリー層２１ａにおける造形部２２ａの
領域の直下に少なくとも形成されていればよい。
【００９０】
次いで、犠牲層１２上に、例えば１００μｍのスラリー層２１ａを形成した後に（図４
（ｃ））、スラリー層２１ａの造形部２２ａに液滴吐出装置３１によってＵＶインクＩを
滴下する（図４（ｄ））。そして、スラリー層２１ａの全体に紫外線Ｌを照射することに
よって、造形部２２ａを硬化させる（図５（ａ））。上記スラリー層の形成、ＵＶインク
Ｉの滴下、及び造形部の硬化を例えば５回繰り返す（図５（ｂ））。
【００９１】
最後に、造形部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅの周囲のサポート部２３ａ，
２３ｃ，２３ｄ，２３ｅを除去する（図５（ｃ））。このとき、固定部１２ａも含んで犠
牲層１２を基板１１から剥離する。なお、犠牲層１２に形成された固定部１２ａのうち、
サポート部２３ａの直下に形成された固定部１２ａは、サポート部２３ａを除去すること
で取り除くことができる。一方、造形部２２ａの直下に形成された固定部１２ａについて
は、機械的あるいは化学的に取り除く必要がある。
【００９２】
こうして犠牲層１２中に固定部１２ａを設けることにより、造形物２０を形成する造形
部２２ａが、より安定に基板１１によって支持されるようになる。
・造形物２０を構成するスラリー層２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅの形成に
先立ち、基板１１上に犠牲層１２を形成するようにしたが、該犠牲層１２を形成しないよ
うにしてもよい。
【００９３】
・造形物２０は、５層のスラリー層２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅによって
形成されるものを例示した。これに限らず、造形物２０を構成する層の数は、一以上の任
意の数とすることができる。また、各スラリー層に形成される構造物の形状も任意である
。
【００９４】
・紫外線硬化樹脂と同系でない、あるいは同系の材料が表面に導入されていない疎水性
粒体や消泡剤を用いてもよい。
・樹脂粒体は、造形物２０の形状制御が可能であれば、真球以外の形状、例えば楕円体
形状等をなしていてもよい。
【００９５】
・スラリーに、例えばアセテート繊維等の繊維材料を含有させてもよい。これにより、
スラリーを用いて形成した造形物の機械的強度を向上させることができる。
・ポリビニルアルコールの鹸化度は、スラリーの水系溶媒中でポリビニルアルコールが
析出しない範囲であれば、８５以上９０以下の範囲外であってもよい。
【００９６】
・ポリビニルアルコールの重合度は、スラリー層間での再溶解性が得られる範囲であれ
ば、３００以上１０００以下の範囲外であってもよい。
・両親媒性固体ポリマーはポリビニルアルコールに限らず、疎水性粒体の間に介在して
これらを繋ぐとともに、該疎水性粒体を水系溶媒中に均一に分散可能な両親媒性固体ポリ
マーであればよい。
【００９７】
・両親媒性固体ポリマーは、主鎖として炭化水素鎖を有するとともに、側鎖として親水
性の官能基を有するものに限らず、疎水性の部位と親水性の部位を有するものであって、
疎水性の部位によって疎水性粒体間に介在するとともに、親水性の部位によって水系溶媒
中に分散可能なものであればよい。
【００９８】
・疎水性粒体は樹脂からなる粒体に限らず、他の疎水性粒体、例えば表面に疎水性を有
したシリコン酸化物等の粒体であってもよい。
・疎水性粒体には、その表面に親水基を有するものを用いてもよい。
【００９９】
・上記水系溶媒は水に限らず、無機塩の水溶液等、他の非有機系の水系溶媒であっても
よい。
・また水系溶媒は、水を主成分として、該水に水溶性の有機溶媒を添加したものであっ
てもよい。
【０１００】
・水系溶媒は非有機系の溶媒に限らず、造形物２０の形状制御が可能であれば、エタノ
ール、ｎ−プロパノール等のアルコール類、ジエチレングリコール、グリセリン等の多価
アルコール類、ピロリドン系溶媒等の有機溶媒を主成分とする溶媒を用いるようにしても
よい。なおこの場合、造形物２０を構成する疎水性流体としては、上記シリコン酸化物等
の有機溶媒に対する溶解性が低いものを用いることが好ましい。
【０１０１】
・上記ＵＶインクＩとしては、カチオン重合型の紫外線硬化樹脂を含むものに限らず、
ラジカル重合型の紫外線硬化樹脂を含むものを用いることができる。ラジカル重合型の紫
外線硬化樹脂としては、アクリル系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂等が挙げられる。な
お、アクリル系樹脂としては、例えば、ポリエステルアクリレート系樹脂、エポキシアク
リレート系樹脂、ウレタンアクリレート系樹脂、及びポリエーテルアクリレート系樹脂が
挙げられる。
【０１０２】
・上記結着液は、紫外線硬化樹脂を含むＵＶインクＩに限らず、熱硬化樹脂を含む液状
体に具現化することもできる。
・非イオン系の消泡剤を用いることとしたが、結着液の硬化が妨げられない限りは、イ
オン系の消泡剤を用いるようにしてもよい。
【０１０３】
・上記消泡剤としては、ポリビニルアルコールよりも小さいＨＬＢ値を有するものを用
いることとした。これに限らず、ポリビニルアルコールよりも大きいＨＬＢ値を有する消
泡剤であっても、ポリビニルアルコールの水系溶媒への溶解が担保されるとともに、水系
溶媒の発泡を抑制することが可能な程度に水系溶媒に添加された構成であればよい。つま
り消泡剤としては、両親媒性固体ポリマーよりもＨＬＢ値が小さいものを用いるようにし
たが、上記水系溶媒の発泡を抑制できれば、両親媒性固体ポリマーよりもＨＬＢ値の大き
い消泡剤を用いるようにしてもよい。
【０１０４】
・ＵＶインクＩは、液滴吐出装置３１によってスラリー層２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２
１ｄ，２１ｅに滴下されるようにした。これに限らず、スラリー層２１ａ，２１ｂ，２１
ｃ，２１ｄ，２１ｅにＵＶインクＩを浸透させることの可能な方法であれば、適宜採用可
能である。
【符号の説明】
【０１０５】
１１…基板（基体）、１２…犠牲層、１２ａ…固定部、２０…造形物、２１ａ，２１ｂ
，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ…スラリー層、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ…造
形部、２３ａ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ…サポート部、３１…液滴吐出装置、Ｉ…ＵＶイ
ンク、Ｌ…紫外線。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、三次元構造を有した造形物の製造に用いられるスラリー、及び該スラリー
を用いた造形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、三次元構造を有する造形物を迅速に試作する方法（ラピッドプロトタイピン
グ）として積層造形法が多用されている。積層造形法では、三次元ＣＡＤ等による造形物
のモデルを多数の二次元断面層に分割した後、各二次元断面層に対応する造形物を順次作
成しつつ積層することによって、三次元構造を有した造形物を製造する。具体的には、例
えば特許文献１に記載のように、まず、セラミックや金属等を含む粉末材料を層状に塗布
する。次いで、粉末材料同士を結合させる液状結合剤を、例えばインクジェット式液滴吐
出装置を用いて粉末材料の層に吐出する。粉末材料間の空隙に浸透した液状結合剤が、粉
末材料同士を接合することによって、二次元断面層に対応する造形物が形成される。こう
した粉末材料の塗布と、液状結合剤の吐出とが交互に繰り返されることによって三次元構
造を有した造形物が製造される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許２７２９１１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のように、造形物の形成材料として粉末材料を用いた場合、粉末材料の層に対して
液状結合剤が吐出されることによって、層状を成している粉末材料の一部が飛散すること
も少なくない。飛散した粉末材料は、造形物が形成される空間中に拡散する他、液状結合
剤を吐出する液滴吐出装置の液滴吐出ヘッドに付着する。こうして液滴吐出ヘッドに付着
した粉末材料によって液滴吐出ヘッドが汚染されるとともに、液滴吐出ヘッドに設けられ
たノズルが塞がれることで、液滴の吐出が妨げられる虞がある。なお、上述したような粒
体の飛散による問題とは、上記液滴吐出装置を用いた積層造形法に限られたものではなく
、粒体を用いて造形する方法に概ね共通した問題である。
【０００５】
この発明は、こうした従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、粒体を用
いた造形時において粒体の飛散を抑制することが可能な造形用スラリーを提供するととも
に、この造形用スラリーを用いた造形方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明では、造形物を粒体で形成するための造形用スラリーであって、水系溶媒と、
前記造形物を構成する疎水性の粒体と、前記造形物を構成するとともに前記水系溶媒に溶
解される両親媒性固体ポリマーと、前記水系溶媒の発泡を抑制する消泡剤とを含有する。
【０００７】
この発明によれば、造形物を形成するための疎水性の粒体は、水系溶媒及び両親媒性固
体ポリマーとともに混合されることによって、懸濁液であるスラリー中に存在する。当該
スラリーにおいては、両親媒性固体ポリマーにおける疎水性の部位が疎水性の粒体と親和
性を有するため、粒体同士が両親媒性固体ポリマーによって繋がれた状態にある。つまり
、疎水性の粒体同士は、互いに独立した状態にあるのではなく、両親媒性固体ポリマーの
介在によって互いに架橋された状態にある。そのため、造形物の形成に際して、スラリー
に振動等が与えられたとしても、疎水性の粒体は、粒体間の架橋によって形成された構造
中に保持されることから、粒体の飛散が抑制されるようになる。
【０００８】
他方、両親媒性固体ポリマーの有する親水性の部位が水系溶媒と親和性を有するため、
疎水性の粒体は、両親媒性固体ポリマーを介して水系溶媒中に分散された状態になる。そ
のため、疎水性の粒体は、両親媒性固体ポリマーを介することによって、水系溶媒中に均
一に分散することが可能になる。それゆえに、こうしたスラリーを用いて形成された造形
物においては、その形成材料である疎水性の粒体が均一に存在するようになる。
【０００９】
しかも、このようにして粒体の飛散を抑制する溶媒として、水系溶媒を用いるようにし
ているため、粒体が溶媒に溶解することや、粒体が溶媒を吸収して膨潤することに起因し
て、粒体が変性することを抑制することができる。そして、上述した効果を発現するため
の両親媒性固体ポリマーが造形物の構成材料であるため、造形物を形成するに際して造形
用スラリーから両親媒性固体ポリマーを別途取り除く必要もない。
【００１０】
また、造形用スラリーの生成に際しては、水系溶媒中に両親媒性固体ポリマーを溶解さ
せるとともに、疎水性の粒体を分散させるために、水系溶媒に両親媒性固体ポリマーと疎
水性の粒体とを混合した状態で水系溶媒の攪拌が行われる。この際、水系溶媒中に取り込
まれた気体は、両親媒性固体ポリマーによって安定化されて、水系溶媒中や水系溶媒と外
気との境界に気泡として留まる、つまり水系溶媒が発泡する。造形用スラリーがこうした
気泡を有していると、これを用いて形成された造形物中にも気泡が残存し、造形物の機械
的強度が低下することになる。
【００１１】
この点、上記発明では、造形用スラリーの構成材料として、水系溶媒の発泡を抑制する
消泡剤が含まれることから、造形用スラリーに含まれる気泡の量を低減し、ひいては造形
用スラリーを用いて形成した造形物の機械的強度が低下することを抑制できる。
【００１２】
この発明では、前記消泡剤が前記両親媒性固体ポリマーよりも小さいＨＬＢ値を有する
。
両親媒性物質の親水性及び疎水性の程度を示す値として、ＨＬＢ（Hydrophile-Lipophi
le Balance 親水親油バランス）値が広く用いられている。ＨＬＢ値は、その値が大き
い程、両親媒性物質の親水性が高いことを示し、他方、その値が小さい程、両親媒性物質
の疎水性が高いことを示す。ここで、造形用スラリーの構成材料である水系溶媒が、これ
に溶解された両親媒性固体ポリマーに起因して発泡することを抑制する場合、消泡剤とし
ては、泡膜の表面張力を局所的あるいは全体的に下げるべく、両親媒性固体ポリマーより
も疎水性の高い物質が好ましい。
【００１３】
この点、上記発明によれば、消泡剤として両親媒性固体ポリマーよりもＨＬＢ値が小さ
い物質が選択されることから、該消泡剤によって、両親媒性固体ポリマーに起因する水系
溶媒の気泡の量が低減させることになる。
【００１４】
この発明では、前記造形物を形成する際に前記粒体及び前記両親媒性固体ポリマーの結
着に用いられる結着液がカチオン重合型の紫外線硬化樹脂であり、前記消泡剤が非イオン
系の消泡剤である。
【００１５】
カチオン重合型の紫外線硬化樹脂は、紫外線が照射されることによって生成されたカチ
オン（酸）によって重合反応が開始及び進行される。そのため、紫外線硬化樹脂に他のイ
オンが含まれると、カチオンによる重合反応に対してイオンが影響を与える虞がある。
【００１６】
この点、上記発明では、結着液がカチオン重合型の紫外線硬化樹脂であるとともに、造
形用スラリーを構成する消泡剤が非イオン系の物質であることから、消泡剤によって紫外
線硬化樹脂の硬化が影響されることを抑制しつつ、水系溶媒の発泡を抑制することができ
る。
【００１７】
この発明では、前記消泡剤がフッ素を含有する。
この発明によれば、フッ素を含有する消泡剤を造形用スラリーの構成材料として用いる
ことによって、造形用スラリーに撥液性を付与することができる。これにより、造形用ス
ラリーに滴下された結着液が、その滴下位置から滲み出すことを抑制できる。つまり、造
形物の形状に係る精度を向上させることができる。
【００１８】
この発明では、前記消泡剤がフルオロアルキル基を有する。
この発明によれば、造形用スラリーの構成材料である消泡剤に、水素原子の一部又は全
てがフッ素原子に置換されたフルオロアルキル基が含まれるため、該造形用スラリーに対
してより高い撥液性を付与することができる。
【００１９】
この発明では、造形用スラリーの構成材料として繊維材料が含有される。
この発明によれば、スラリー中に繊維材料を含有させることによって、その機械的強度
を増大することができる。
【００２０】
この発明では、結着液を介して粒体同士を結着することにより造形物を形成する造形方
法であって、疎水性の粒体と、水系溶媒と、該水系溶媒に溶解された両親媒性固体ポリマ
ーと、前記水系溶媒の発泡を抑制する消泡剤とを含むスラリーからなる層を基体に形成す
る層形成工程と、結着液を前記層の一部に浸透させた後に該結着液を硬化することによっ
て、前記粒体及び前記両親媒性固体ポリマーを結着する結着工程と、前記硬化された前記
結着液を含む前記層に水系の液体を流すことによって、前記結着液が浸透した領域以外を
前記層から取り除く除去工程とを含む。
【００２１】
この発明によれば、造形物の形成に際しては、造形物を形成する疎水性の粒体が、水系
溶媒中に懸濁されたスラリーを用いるようにしている。そのため、造形物の形成に際して
スラリーに振動等が与えられたとしても、疎水性の粒体は水系溶媒中に保持されることか
ら、粒体の飛散が抑制されるようになる。しかも、こうして粒体の飛散を抑制する溶媒と
して、粒体とは極性の異なった水系溶媒を用いるようにしているため、粒体が溶媒に溶解
することや、粒体が溶媒を吸収して膨潤することに起因して、粒体が変性することを抑制
できる。
【００２２】
また、上記発明によれば、スラリーの構成材料として、疎水性の粒体と水系溶媒との両
方に親和性を有する両親媒性固体ポリマーを加えるようにしている。こうした両親媒性固
体ポリマーは、その疎水性の部位において疎水性の粒体と親和性を有するとともに、その
親水性の部位において水系溶媒と親和性を有する。そのため、疎水性の粒体は、両親媒性
固体ポリマーを介することによって、水系溶媒中に均一に分散することが可能になる。そ
れゆえに、こうした造形用スラリーを用いて形成された造形物においては、その形成材料
である疎水性の粒体が均一に存在するようになる。
【００２３】
加えて、上記スラリーには、スラリーを構成する水系溶媒の発泡を抑制する消泡剤が含
まれていることから、造形物中に含まれる気泡の量が低減されることで、造形物の機械的
強度の低下が抑制されるようになる。
【００２４】
さらに、上記発明では、スラリーからなる層に結着液が滴下されるとともに、結着液を
浸透させて該結着液を硬化した後に、それ以外の領域を水系の液体によって除去するよう
にしている。この際、上記層を構成するスラリーが水系溶媒及び両親媒性固体ポリマーを
含んで構成されるため、結着液が浸透した領域以外の領域は、水系の液体によって容易に
除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る造形方法の一実施の形態における手順を示すフローチャート。
【図２】（ａ）（ｂ）（ｃ）同造形方法の各工程を手順に沿って模式的に示す図。
【図３】（ａ）（ｂ）（ｃ）同造形方法の各工程を手順に沿って模式的に示す図。
【図４】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）変形例に係る造形方法の各工程を手順に沿って模式的に示す図。
【図５】（ａ）（ｂ）（ｃ）変形例に係る造形方法の各工程を手順に沿って模式的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明に係る造形用スラリー及び該造形用スラリーを用いた造形方法の一実施の
形態について、図１〜図３を参照して説明する。
［造形用スラリーの組成］
まず、造形用スラリーの組成について説明する。
【００２７】
本実施の形態の造形用スラリーは、次の４つの材料が混練された懸濁物である。
（Ａ）疎水性粒体
（Ｂ）水系溶媒
（Ｃ）両親媒性固体ポリマー
（Ｄ）消泡剤
上記疎水性粒体は、造形用スラリーを用いて形成される造形物の主要な構成材料である
。疎水性粒体には、疎水性の樹脂の粒体、例えばアクリル樹脂粉末、シリコーン樹脂粉末
、アクリルシリコーン樹脂粉末、ポリエチレン樹脂粉末、及びポリエチレンアクリル酸共
重合樹脂粉末を用いることができる。なお、本実施の形態における疎水性粒体とは、１０
０ｇの水系溶媒に対して１ｇ以上溶解しない粒体のことである。
【００２８】
上記水系溶媒は、造形物を構成する疎水性粒体の溶解度が上述のように低い。そのため
、溶媒への溶解や溶媒の吸収に起因する疎水性粒体の変性が起こり難い。それゆえに、疎
水性粒体の飛散を抑制する媒質として好ましい。なお、水系溶媒とは水、及び無機塩の水
溶液等の非有機系溶媒を含むものであって、このうち水が水系溶媒として用いられること
が好ましい。また、上記水系溶媒は、水に水溶性の有機溶媒を添加したものであってもよ
い。
【００２９】
上記両親媒性固体ポリマーは、上記疎水性粒体とともに造形物を構成する材料である。
この固体ポリマーは両親媒性であることから、親水性の部分による水系溶媒との親和性に
よって水系溶媒に溶解するとともに、その疎水性の部分による疎水性粒体との親和性によ
って該疎水性粒体の溶媒中への分散作用を発現する。両親媒性固体ポリマーとしては、主
鎖である炭化水素鎖と、側鎖である親水性の官能基とを有する材料を用いることができる
。中でも、直鎖炭化水素鎖を有しているものの、他の材料と比較して親水性が高いポリビ
ニルアルコールを用いることが好ましい。
【００３０】
上記消泡剤は、造形用スラリーを生成する際の攪拌等によって、両親媒性固体ポリマー
を溶解した水系溶媒が発泡することを抑制する。例えば消泡剤は、水系溶媒と大気との界
面に形成された気泡を消失させたり、上記界面での気泡の形成を抑制したりする。水系溶
媒、つまり造形用スラリーに気泡が含まれていると、これを用いて形成した造形物の機械
的強度が低下する虞があることから、当該消泡剤によれば、こうした問題を解消すること
ができる。
【００３１】
水系溶媒中において消泡機能を高める上では、泡膜の表面張力を局所的あるいは全体的
に下げるために、上記両親媒性固体ポリマーよりも疎水性の高い物質を消泡剤として用い
ることが好ましい。そこで消泡剤としては、両親媒性固体ポリマーよりもＨＬＢ値が小さ
い物質を用いることが好ましい。このような構成であれば、両親媒性固体ポリマーによっ
て消泡できない気泡が発生する場合であっても、該両親媒性固体ポリマーよりもＨＬＢ値
が小さい上記消泡剤によって同気泡を消泡することが可能である。
【００３２】
また、造形用スラリーを用いた造形物の形成に際して、造形用スラリーの構成材料であ
る疎水性粒子及び両親媒性固体ポリマーを結着する結着液として紫外線硬化樹脂、特にカ
チオンによって樹脂の重合反応を生じさせるカチオン重合型の紫外線硬化樹脂を用いる場
合には、非イオン系の消泡剤を用いることが好ましい。これは、紫外線の照射によって紫
外線硬化樹脂中に生成されたカチオン（酸）による反応が、消泡剤に由来するイオンによ
って影響されることが抑制されるためである。
【００３３】
加えて、消泡剤にフッ素が含有されるようにすれば、造形用スラリーに撥液性を付与す
ることができる。これにより、造形物の形成時に造形用スラリーに対して滴下された結着
液は、その滴下位置から滲み出すことが抑制されるため、造形物の形状に係る精度が向上
されるようになる。
【００３４】
上記４つの材料が混練されたスラリー中では、両親媒性固体ポリマーが有する疎水性の
部分によって、疎水性粒体同士が互いに架橋された状態にもなる。そのため、造形物の形
成に際して、スラリーに振動等が与えられたとしても、疎水性の粒体は、粒体間の架橋に
よって形成された構造中に保持されることから、粒体の飛散が抑制されるようになる。
【００３５】
また、両新媒性固体ポリマーに繋がれた疎水性粒体は、該両親媒性固体ポリマーが有す
る親水性の部分を介して、水系溶媒中に均一に分散される。そのため、こうしたスラリー
を用いて形成された造形物においては、形成材料である疎水性粒体が均一に存在すること
になる。なお、こうした両親媒性固体ポリマーは、それ自体が造形物の形成材料であるこ
とから、造形物の形成時には、形成途中の、あるいは完成した造形物から両親媒性固体ポ
リマーを取り除くといった操作を必要としない。
【００３６】
加えて、スラリー生成時の攪拌等に起因する気泡の生成が消泡剤によって抑制されるこ
とから、該スラリーを用いて形成した造形物の機械的強度が低下することを抑制すること
ができる。
【００３７】
以下に、（Ａ）疎水性粒体、（Ｃ）両親媒性固体ポリマー、及び（Ｄ）消泡剤の具体例
を記載する。
［（Ａ）疎水性粒体］
疎水性粒体としての粉末樹脂材料は、真球形状の粒体を含有していることが好ましい。
これにより、造形物の形状に係る制御性、特に造形物の外形を規定する辺や角部における
形状の制御性が向上する。
【００３８】
また、上記粉末樹脂材料を含有するスラリーを用いて公知の積層造形法により造形物を
形成する際には、粉末樹脂材料の粒径が、スラリーにより形成されるスラリー層当りの厚
さ以下であることが好ましい。さらには、スラリー層の厚さの２分の１以下であることが
より好ましい。これにより、スラリー層における粒体の体積充填率を向上させ、ひいては
、造形物の機械的強度を向上させることができる。
【００３９】
加えて、粉末樹脂材料には、上記粒径の範囲内で、互いに異なる粒径の粒体が含まれて
いることが好ましい。なお、造形用スラリー中における粒径の分布としては、ガウス分布
（正規分布）に近い分散であってもよいし、最大径側あるいは最小径側に粒径分布の最大
値を有するような分散（片分散）であってもよい。粉末樹脂材料に含まれる粒体の粒径が
単一の値である場合、造形物を形成したときの該粒子の体積充填率は、最密充填時の理論
値である６９．８％を超えることはなく、実際には５０〜６０％程度の充填率となる。上
述のように、粉末材料中に互いに異なる粒径の粒体が含まれる、言い換えれば粒径が範囲
を持って分布するようにすれば、例えば相対的に大きな粒径を有した粒体同士によって形
成された空隙に、相対的に粒径の小さい粒体が配置されることによって体積充填率が向上
される。これにより、造形物の機械的強度を向上させることができる。
【００４０】
例えば、上記スラリー層の厚さが１００μｍである場合、粉末樹脂材料に含まれる粒体
の粒径は、１００μｍ以下が好ましく、さらには、平均粒径が２０μｍ〜４０μｍであっ
て、数μｍ〜から１００μｍ以下の分散を有しているとより好ましい。
【００４１】
上記条件を満たす粉末樹脂を以下に列挙する。
シリコーン樹脂粉末材料としては、例えば、トスパール１１１０（粒径１１μｍ）、ト
スパール１２０（粒径２μｍ）、トスパール１３０（粒径３μｍ）、トスパール１４５（
粒径４．５μｍ）、トスパール２０００Ｂ（粒径６μｍ）、トスパール３１２０（粒径１
２μｍ）（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製）（トスパール：登録商標
）等が挙げられる。
【００４２】
アクリルシリコーン樹脂粉末としては、例えば、シャリーヌＲ−１７０Ｓ（粒径３０μ
ｍ）（日信化学工業（株）製）（シャリーヌ：登録商標）が挙げられる。
アクリル樹脂としては、例えば、エポスターＬ１５（粒径１０〜１５μｍ）、エポスタ
ーＭ０５（粒径４〜６μｍ）、エポスターＧＰＨ４０〜Ｈ１１０（粒径４〜１１μｍ）（
（株）日本触媒製）（エポスター：登録商標）が挙げられる。
【００４３】
ポリエチレン樹脂としては、例えば、フロービーズＬＥ−１０８０（粒径６μｍ）、フ
ロービーズＬＥ−２０８０（粒径１１μｍ）、フロービーズＨＥ−３０４０（粒径１１μ
ｍ）、フロービーズＣＬ−２０８０（粒径１１μｍ）（住友精化（株）製）（フロービー
ズ：登録商標）が挙げられる。
【００４４】
エチレンアクリル酸共重合樹脂である、フロービーズＥＡ−２０９（粒径１０μｍ）（
住友精化（株）製）が挙げられる。
［（Ｃ）両親媒性固体ポリマー］
両親媒性固体ポリマーの好ましい例として、ポリビニルアルコールが挙げられる。ポリ
ビニルアルコールの構造を以下に示す。
【００４５】
【化１】
ポリビニルアルコールは、主鎖として直鎖状の炭化水素を有するとともに、側鎖として
親水性の官能基であるヒドロキシル基を有する。ポリビニルアルコールには、その単位構
造当りに凡そ一つのヒドロキシル基が含まれることから、該ポリビニルアルコールは、疎
水性の粒体との親和性を主鎖によって維持しつつ、水系溶媒との親和性が高いものとなる
。なお、ポリビニルアルコールの単量体であるビニルアルコール（Ｈ２Ｃ＝ＣＨＯＨ）が
酸化されやすく不安定であることから、ポリビニルアルコールは一般に以下の手順で生成
される。
【００４６】
（ａ）ビニルアルコールのヒドロキシル基（−ＯＨ）がカルボキシル基（−ＣＯＯＨ）
に置換された構造を有する酢酸ビニル（Ｈ２Ｃ＝ＣＨＣＯＯＨ）を重合することによって
、ポリ酢酸ビニルを生成する。
【００４７】
（ｂ）ポリ酢酸ビニルを加水分解（鹸化）して、カルボキシル基をヒドロキシル基に置
換する。
そのため、ポリビニルアルコールは、上記化学式（１）に示されるように、側鎖である
官能基としてヒドロキシル基の他に、カルボキシル基を有している。また、ポリビニルア
ルコールと総称される物質には、上記加水分解の度合いの違いに起因して、ポリ酢酸ビニ
ルの重合度に対する、ヒドロキシル基の数の比が異なるものが含まれる。こうした重合度
に対するヒドロキシル基の数の比の百分率は鹸化度と呼ばれ、ポリビニルアルコールの特
性を示す指標として用いられている。
【００４８】
また、ポリビニルアルコールの特性を示す指標としては、上記化学式（１）に示される
単位構造の重合数である重合度も用いられている。
これら鹸化度と重合度には以下のような傾向がある。
【００４９】
・鹸化度が大きい程、親水性が増大するため、水系溶媒に対する溶解度が大きくなる。
・ただし、鹸化度が１００％付近になると結晶化しやすくなるため、水系溶媒に対する
溶解度が極端に小さくなる。
【００５０】
・鹸化度が小さい程、疎水性が増大するため、水系溶媒に対する溶解度が小さくなる。
・重合度が大きい程、ポリビニルアルコールが含まれる構造体の機械的強度が増大する
。
【００５１】
・重合度が小さい程、水系溶媒、特に冷水に対する溶解度が大きくなる。
ここで、上記積層造形法を用いて造形物を形成する場合、スラリーからなる単一層にお
ける機械的強度に鑑みれば、スラリーに含まれるポリビニルアルコールの重合度をより大
きくすることが好ましい。しかしながら、重合度の増大によってポリビニルアルコールの
溶解度が低下することから、スラリーからなる層を積層することによって造形物を形成す
る際、隣接する層の接合面においては、一方の層の界面に存在するポリビニルアルコール
が、他方の層を構成する溶媒に溶解し難くなる。つまり、層間の溶解性が低下することに
よって層間の接着性が低下してしまい、層間における機械的強度が低下することになる。
【００５２】
この点、スラリーに含まれる水系溶媒が水であるときには、ポリビニルアルコールの重
合度を３００以上１０００以下とすることが好ましい。これによれば、スラリーからなる
層内の機械的強度と層間の接着性との両立が可能である。加えて、鹸化度を８５以上９０
以下とすることも好ましい。これによれば、水に対するポリビニルアルコールの溶解度の
低下を抑制することができる。そのため、上述のようなスラリー層間の接着性の低下を抑
制することができる。また、ポリビニルアルコールの重合度を３００以上１０００以下と
するとともに、鹸化度を８５以上９０以下とする構成はより好ましい。これによれば、ス
ラリーからなる層内の機械的強度と層間の接着性との両立が可能であるとともに、水に対
するポリビニルアルコールの溶解度の低下を抑制することができる。
【００５３】
上記条件を満たすポリビニルアルコールを以下に列挙する。
ポバールＪＰ−０３（重合度３００、鹸化度８６．０〜９０．０（８８））、ポバール
ＪＰ−０４（重合度４００、鹸化度８６．０〜９０．０（８８））、ポバールＪＰ−０５
（重合度５００、鹸化度８７．０〜８９．０（８８））、ポバールＪＰ−１０（重合度１
０００、鹸化度８６．０〜９０．０（８８））、ポバールＪＰ−０５Ｓ（重合度５００、
鹸化度８６．０〜９０．０（８８））（日本酢ビ・ポバール（株）製）等が挙げられる。
【００５４】
クラレポバールＰＶＡ−２０３（重合度３００、鹸化度８７〜８９（８８））、クラレ
ポバールＰＶＡ−２０５（重合度５００、鹸化度８６．５〜８９（８７．７５））等が挙
げられる。
【００５５】
ゴーセノールＧＬ−０５（重合度５００、鹸化度８６．５〜８９．０（８７．７５））
、ゴーセノールＧＬ−０３（重合度３００、鹸化度８６．５〜８９．０（８７．７５））
（日本合成化学工業（株）製）（ゴーセノール：登録商標）等が挙げられる。
［消泡剤］
消泡剤としては、両親媒性固体ポリマーよりもＨＬＢ値の小さい界面活性剤が好ましい
。例えば、両親媒性固体ポリマーとしてポリビニルアルコールが選択され、且つ、その鹸
化度が８５以上９０以下である場合、ポリビニルアルコールのＨＬＢ値は以下のようにな
る。ＨＬＢ値の算出方法の１つであるグリフィン法では、以下の式によってＨＬＢ値を算
出する。
【００５６】
（ＨＬＢ値）＝２０×（親水基の分子量）／（総分子量）
ここで、上記化学式（１）から、ポリビニルアルコールが有する親水基の分子量は１７
ｎであり、他方、ポリビニルアルコールの総分子量は大凡４４ｎ＋７２ｍである。ポリビ
ニルアルコールの鹸化度が８５であるときのＨＬＢ値をＨＬＢ１とし、同ポリビニルアル
コールの鹸化度が９０であるときのＨＬＢ値をＨＬＢ２とするとき、各ＨＬＢ値は以下の
ようになる。
【００５７】
ＨＬＢ１＝１７×０．８５／（４４×０．８５＋７２×０．１５）≒６
ＨＬＢ２＝１７×０．９／（４４×０．９＋７２×０．１）≒６．５
つまり、上記消泡剤としては、そのＨＬＢ値が６未満である界面活性剤が好ましい。
【００５８】
また、上述のように、結着液である紫外線硬化樹脂として、カチオン重合型の紫外線硬
化樹脂を用いる場合、消泡剤は、非イオン系であることが好ましい。
加えて、結着液が造形用スラリーに滴下されたときに、その滴下位置から滲み出すこと
を抑制するために、撥液性を有するフッ素を含有する消泡剤を選択してもよい。フッ素を
含有する消泡剤としては、フルオロアルキル基を含有するオリゴマーが挙げられる。なお
、フルオロアルキル基とは、アルキル基に含まれる全水素がフッ素に置換されたパーフル
オロアルキル基でもよいし、アルキル基に含まれる水素の一部がフッ素に置換された官能
基でもよい。また、直鎖状及び分岐状のいずれであってもよく、且つ、酸素原子を含むも
のであってもよい。
【００５９】
上記オリゴマーの単量体としては、フルオロアルキル基の炭素数が１〜２０、好ましく
は４〜１２、より好ましくは６〜８であるフルオロアルキル基含有エチレン性不飽和単量
体を用いることができる。なお、フルオロアルキル基の炭素数は、オリゴマーの水系溶媒
への溶解性と、界面活性能力、すなわち消泡剤としての機能との両立が可能な数としてい
る。単量体は、下記一般式で示される。
【００６０】
ＣＨ２＝Ｃ（Ｒ１）ＣＯＯ（Ｘ）ａＲｆ…化学式（Ａ）
上記化学式（Ａ）において、Ｒ１は水素原子、塩素原子、フッ素原子、メチル基、及び
シアノ基のいずれかであり、且つ、Ｘはフッ素原子を含まない２価の連結基であり、且つ
、ａは０又は１の整数であり、且つ、Ｒｆはフルオロアルキル基を示す。このうちＸとし
ては、例えば、−（ＣＨ２）ｎ−、−ＣＨ２ＣＨ（ＯＨ）（ＣＨ２）ｎ−、−（ＣＨ２）
ｎＮＲ２−ＳＯ２−、−（ＣＨ２）ｎＮＲ２−ＣＯ−、−ＣＨ（ＣＨ３）−、−ＣＨ（Ｃ
Ｈ２ＣＨ３）−、−Ｃ（ＣＨ３）２−等が挙げられる。なお、ｎは１〜１０の整数であり
、且つ、Ｒ２は水素原子又は炭素数が１〜１８のアルキル基である。また、Ｒｆとしては
、例えば、−Ｃ４Ｆ９、Ｃ７Ｆ１５、−Ｃ８Ｆ１７、−（ＣＦ２）４Ｈ、−（ＣＦ２）６
ＣＦ（ＣＦ３）２、−（ＯＣＦ２ＣＦ２）４ＯＣＦ２ＣＦ３、−（ＯＣＦ２ＣＦ（ＣＦ３
））３Ｃ３Ｆ７等が挙げられる。
【００６１】
上記化学式（Ａ）で表される単量体としては、例えば以下の化合物が挙げられる。
ＣＨ２＝ＣＨＣＯＯＣＨ２ＣＨ２Ｃ８Ｆ１７
ＣＨ２＝Ｃ（ＣＨ３）ＣＯＯＣＨ２ＣＨ２Ｃ８Ｆ１７
ＣＨ２＝ＣＨＣＯＯＣＨ２ＣＨ２Ｃ１２Ｆ２５
ＣＨ２＝ＣＨＣＯＯＣＨ２ＣＨ２Ｃ６Ｆ１３
ＣＨ２＝ＣＨＣＯＯＣＨ２ＣＨ２Ｃ４Ｆ９
ＣＨ２＝ＣＦＣＯＯＣＨ２ＣＨ２Ｃ６Ｆ１３
ＣＨ２＝ＣＨＣＯＯＣＨ２ＣＨ３
ＣＨ２＝Ｃ（ＣＨ３）ＣＯＯＣＨ２ＣＦ（ＣＦ３）２
ＣＨ２＝Ｃ（ＣＨ３）ＣＯＯＣＨ２ＣＦＨＣＦ３
ＣＨ２＝ＣＨＣＯＯＣＨ２（ＣＦ２）６Ｈ
ＣＨ２＝ＣＨＣＯＯＣＨ２ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ２Ｃ８Ｆ１７
ＣＨ２＝ＣＨＣＯＯＣＨ２ＣＨ２Ｎ（Ｃ３Ｈ７）ＳＯ２Ｃ８Ｆ１７
ＣＨ２＝ＣＨＣＯＯＣＨ２ＣＨ２Ｎ（Ｃ２Ｈ５）ＣＯＣ７Ｆ１５
ＣＨ２＝ＣＨＣＯＯＣ２Ｈ４（ＣＦ（ＣＦ３）ＯＣＦ２）３Ｃ２Ｆ５
ＣＨ２＝ＣＨＣＯＯＣＨ２（ＣＦ（ＣＦ３）ＯＣＦ２）２Ｃ２Ｆ５
なお、オリゴマーに含まれる単量体は、上記化学式（Ａ）で示される化合物が１つであ
ってもよいし、異なる２以上の化合物が含まれるようにしてもよい。
【００６２】
なお、消泡剤は、上記各種化合物が所定の割合で溶媒に混合されたかたちであってもよ
い。ただし、溶媒は、上記疎水性粒体の溶解あるいは膨潤等を抑制する目的から、水系溶
媒、特に水であることが好ましい。
【００６３】
当該消泡剤として用いることの可能な製品の候補を以下に列挙する。
メガファックＦ−４７０、メガファックＲ−０８、メガファックＦ−４７１、メガファ
ックＦ−４７２ＳＦ、メガファックＦ−４７５、メガファックＲ−３０、メガファックＦ
−４７７、メガファックＦ−４７９、メガファックＭＣＦ−３５０ＳＦ（ＤＩＣ（株）製
）（メガファック：登録商標）のうち、ＨＬＢ値が上述の条件を満たすものを用いること
ができる。なお、上記各種メガファックは、パーフルオロアルキル基を有する。
【００６４】
サーフロンＳ−３９３、サーフロンＫＨ−４０（ＡＧＣセイミケミカル（株））（サー
フロン：登録商標）のうち、ＨＬＢ値が上述の条件を満たすものを用いることができる。
なお、各種サーフロンは、パーフルオロアルキル基を有する。
【００６５】
サーフィノールＤＦ−３７、サーフィノールＤＦ−５８、サーフィノールＤＦ−７５、
サーフィノールＤＦ−２１０、サーフィノールＭＤ−２０、エンバイロジェムＡＤ０１（
エアープロダクツ社製）（サーフィノール、エンバイロジェム：登録商標）のうち、ＨＬ
Ｂ値が上述の条件を満たすものを用いることができる。
【００６６】
非反応性変性シリコーンオイルであるＫＦ−９４５、ＫＦ−６０２０、Ｘ−２２−６１
９１、Ｘ−２２−４５１５、ＫＦ−６０１５、ＫＦ−６０１５、ＫＦ−６０１７、Ｘ−２
２−２５１６、ＫＦ−６００４、ＫＦ−８８９、ＫＦ-６１００、ＫＦ-６１０４、ＫＦ-
６１０５（信越化学工業（株）製）が挙げられる。
［配合比］
上記（Ａ）疎水性粒体としてシャリーヌＲ−１７０Ｓを、（Ｂ）水系溶媒として水を、
（Ｃ）両親媒性固体ポリマーとしてポバールＪＰ−０５を、（Ｄ）消泡剤としてメガファ
ックＦ−４７７を用いるとき、これらの材料を以下の割合で配合すると好ましい。
（Ａ）：（Ｂ）：（Ｃ）：（Ｄ）＝７：３．１：０．２２：０．０６（単位ｇ）
これら材料を混練することにより、造形用スラリーを作成することができる。なお、造
形物において疎水性粒体の充填率が高くなるほど、該造形物における機械的な強度が高め
られる。それゆえに、造形物の機械的な強度を高める上では、疎水性粒体が最密に充填さ
れるべく、最密に充填された疎水性粒体の隙間よりも水系溶媒及び両親媒性固体ポリマー
の占める体積が小さくなるような配合比が好ましい。
［造形方法］
次に、上記組成のスラリーを用いた造形方法について、図１〜図３を参照して説明する
。
【００６７】
図１は、造形方法の各工程を手順に沿って示すとともに、図２及び図３は、上記各工程
にて実施される処理を模式的に示している。
本実施の形態における造形方法では、まず、犠牲層形成工程（ステップＳ１１：図２（
ａ））にて、例えばガラス基板やプラスチックシート等の基板１１上に、例えば厚さが２
００μｍになるように、上記スラリーを塗布することによって、スラリーからなる層の最
下層としての犠牲層１２を形成する。なお、スラリーの塗布には、公知の方法であるスキ
ージ法、スクリーン印刷法、ドクターブレード法、及びスピンコート法等、基板１１上に
略均一な厚さを有したスラリーの層を形成可能な方法を用いることができる。
【００６８】
次いで、スラリー層形成工程（ステップＳ１２：（ｂ））にて、厚さが１００μｍにな
るように、上記スラリーを塗布してスラリー層２１ａを形成する。なお、スラリー層２１
ａの形成に際しても、犠牲層１２の形成時と同様、上記公知の方法を用いることができる
。
【００６９】
そして、紫外線硬化樹脂滴下工程（ステップＳ１３：図２（ｃ））にて、上記スラリー
層２１ａにおいて造形物２０（図３）の一部を形成するための造形部２２ａに、液滴吐出
装置３１から結着液としての紫外線硬化樹脂を含んだＵＶインクＩを吐出する。
【００７０】
ここで、スラリー層２１ａ内では、上記ポリビニルアルコールによる疎水性粒体の架橋
構造が形成されることによって、疎水性粒体同士は互いに所定の空間を有して配置されて
いるとともに、該空間中には水が充填されている。そのため、スラリー層２１ａの上方か
ら、該スラリー層２１ａの表面に向かって吐出されたＵＶインクＩは、上述の空間を通っ
てスラリー層２１ａの裏面にまで到達するようになる。つまり、造形部２２ａの全体にＵ
ＶインクＩが浸透するため、該造形部２２ａの強度が向上される。
【００７１】
ちなみに、スラリー層２１ａ中のポリビニルアルコールにおける疎水性の領域が、ＵＶ
インクＩに対する親和性を有していることから、ＵＶインクＩがスラリー層２１ａ中に浸
透しやすくもなる。
【００７２】
なお、造形用スラリーに含まれる消泡剤として、フッ素を含有する界面活性剤が用いる
ようにすれば、スラリー層２１ａの造形部２２ａに対して滴下されたＵＶインクＩが、そ
の滴下位置における疎水性粒体の表面に沿って鉛直方向に浸透して、スラリー層２１ａの
厚さ方向と平行な方向には滲み出し難くなる。また、スラリー層２１ａの上方から、該ス
ラリー層２１ａの表面に向かって吐出されたＵＶインクＩは、撥液性を有する消泡剤と該
ＵＶインクＩとが相互作用し難くなる結果、スラリー層２１ａ中に停滞することなく、上
述の空間を通ってスラリー層２１ａの裏面にまで到達するようになる。つまり造形部２２
ａの全体にＵＶインクＩが円滑に浸透するようになる。このとき、疎水性粒体同士はポリ
ビニルアルコールによって架橋されているため、スラリー層２１ａを流動するＵＶインク
Ｉによって疎水性粒体が動かされることもない。そのため、スラリー層２１ａに形成され
る造形部２２ａの形状に係る精度が向上され、ひいては造形部２２ａの集合である造形物
２０の形状に係る精度も向上される。
【００７３】
上記ＵＶインクＩとしては、カチオンを活性種とする重合反応によって硬化するカチオ
ン重合型の紫外線硬化樹脂を含むものを用いることができる。ただし、当該ＵＶインクＩ
は、スラリー層２１ａの造形部２２ａに滴下された後、造形部２２ａに含まれる疎水性粒
体と共々、硬化させるものである。そのため、ＵＶインクＩ、特に紫外線硬化樹脂と疎水
性粒体とには、相溶性を有する材料を選択することが好ましい。つまり、ＵＶインクＩと
疎水性粒体には同系の材料を用いること、例えばシリコーン系のＵＶインクＩと、シリコ
ーン系樹脂粉末とを用いることが好ましい。あるいは、ＵＶインクＩと、該ＵＶインクＩ
と同系の材料が表面に導入された疎水性粒体とを用いること、例えばエポキシ系ＵＶイン
クとエポキシ変性アクリル樹脂粉末とを用いることが好ましい。つまり、ここでいう同系
とは、疎水性粒体を構成する繰り返し単位構造の主骨格と、ＵＶインクＩに含まれる樹脂
の単位構造の主骨格とが同一であることを意味している。また同系とは、該単位構造にお
ける側鎖官能基や該単位構造における主骨格の一部が異なるものの、疎水性液状体と上記
樹脂との相互作用が疎水性粒体間の相互作用と略同じになる程度に、該単位構造の主骨格
同士が一部重複することを意味している。それゆえに、疎水性粒体及び上記樹脂がそれぞ
れ共重合体である場合には、これらに含まれる原子の組成比が一致していないものも同系
であるとする。また、上記消泡剤も、ＵＶインクＩ、特に紫外線硬化樹脂と相溶性を有す
る材料とすることが好ましい。つまり、上記疎水性粒体と同様、消泡剤は、ＵＶインクＩ
と同系の材料、あるいは、同系の材料が表面に導入された界面活性剤を用いることが好ま
しい。
【００７４】
上記カチオン重合型の紫外線硬化樹脂としては、エポキシ系、オキセタン系、ビニルエ
ーテル系、及びシリコーン系樹脂等が挙げられる。なお、シリコーン系樹脂としては、例
えばアクリルシリコーン系樹脂、ポリエステルシリコーン系樹脂、エポキシシリコーン系
樹脂、メルカプトシリコーン系樹脂が挙げられる。
【００７５】
また、上記各種ＵＶインクＩは、各色の顔料を含むようにしてもよい。イエローの顔料
として、例えば、ファストイエロー（C.I.Pigment Yellow 74 ）、ジスアゾイエロー（C.
I.Pigment Yellow 16 , C.I.Pigment Yellow 128 ）、イソインドリノンイエロー（C.I.
Pigment Yellow 109 ）が挙げられる。マゼンタの顔料として、キナクリドンマゼンタ（
C.I.Pigment Red 122 ）、無置換キナクリドン（C.I.Pigment Violet 19 ）が挙げられる
。シアンの顔料として、例えばフタロシアニンブルー（C.I.Pigment Blue 15:3 , C.I.Pi
gment Blue 15:4 ）が挙げられる。ブラックの顔料として例えばカーボンブラックが挙げ
られる。ホワイトの顔料として例えば酸化チタンが挙げられる。また、これら顔料に加え
て、艶消シリコーン粉末等の艶消剤や、蛍光顔料が、上記ＵＶインクＩに含まれるように
してもよい。
【００７６】
その後、紫外線照射工程（ステップＳ１４：図３（ａ））にて、上記スラリー層２１ａ
全体に紫外線Ｌが照射されることによって、造形部２２ａが硬化される。なお、紫外線Ｌ
は、スラリー層２１ａの全体に照射されなくともよく、少なくともスラリー層２１ａのう
ちの造形部２２ａに照射されればよい。また、紫外線Ｌの照射は、例えば上記液滴吐出装
置３１に搭載された紫外線照射装置によって、造形部２２ａへのＵＶインクＩの滴下と交
互に行うことや、該液滴吐出装置３１とは別に設けられた紫外線照射装置によって、スラ
リー層毎に行うこと、あるいは複数のスラリー層に対して一度に行うことができる。
【００７７】
上述のようなＵＶインクＩの滴下と紫外線Ｌの照射により硬化された造形部２２ａは、
造形物２０の一部を構成する。他方、スラリー層２１ａにおける造形部２２ａ以外の領域
は、同一のスラリー層２１ａに形成された造形部２２ａや、スラリー層２１ａの上部のス
ラリー層２１ｂ等に形成される造形部２２ｂ等を機械的に支持するサポート部２３ａとし
て機能するようになる。これにより、例えば、図３（ｂ）に示されるように、上層の造形
部２２ｂが下層の造形部２２ａよりも、積層方向に垂直な方向に張り出している張り出し
部を有する造形物２０を形成する場合であっても、張り出し部を支持するサポート部を別
途形成する必要がない。また、張り出し部の下層にスラリー層が存在する状態で造形物２
０の形成が行われることから、造形物２０の形成途中において突起部が欠けることを抑制
できる。なお、上記紫外線硬化樹脂滴下工程と紫外線照射工程とから結着工程が構成され
る。
【００７８】
上記スラリー層形成工程（ステップＳ１２）から上記紫外線照射工程（ステップＳ１４
）までの３工程は、造形物２０を構成する造形部の全てが形成されるまで繰り返し実施さ
れる。例えば、図３（ｂ）に示されるように、造形物２０が５層のスラリー層２１ａ，２
１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅから構成される場合、上記３工程が順に５回繰り返される
。このように、層形成工程から紫外線照射工程までの４工程を順に繰り返すことにより、
複数の層から構成される積層体を形成することができるため、当該造形方法によって形成
される造形物２０の形状に係る自由度が高くなる。
【００７９】
造形物２０を構成する造形部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅが全て形成され
ると、サポート部除去工程（ステップＳ１５：図３（ｃ））にて、スラリー層２１ａ，２
１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅの積層体から、サポート部２３ａ，２３ｃ，２３ｄ，２３
ｅが除去される。サポート部２３ａ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅの除去は、上記基板１１と
ともに積層体を水系の液体中、例えば水中に浸すこと、積層体に水を所定の圧力で吹き付
けること等によって行うことができる。なお、スラリーの構成材料であるポリビニルアル
コールの重合度を３００以上１０００以下とするとともに、鹸化度を８５以上９０以下と
すれば、スラリー層の水に対する溶解度の低下を抑制することができる。そのため、上述
した重合度と鹸化度とを有したポリビニルアルコールからなる構成では、サポート部除去
工程（ステップＳ１５）に際して、上記積層体からサポート部２３ａ，２３ｃ，２３ｄ，
２３ｅのみを容易に取り除くことができるという点で好ましい。
【００８０】
以上説明したように、本実施の形態に係る造形用スラリー、及び該スラリーを用いた造
形方法によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
（１）水系溶媒である水と、疎水性粒体である樹脂の粒体と、両親媒性固体ポリマーで
あるポリビニルアルコールとからスラリーを構成するようにした。これにより、造形物２
０を形成する樹脂粒体が、水及びポリビニルアルコールとともに混合されることによって
、懸濁液であるスラリー中に存在する。また、当該スラリーにおいては、ポリビニルアル
コールにおける炭化水素鎖が樹脂粒体と親和性を有するため、粒体同士がポリビニルアル
コールを介して繋がれた状態にある。つまり、樹脂粒体同士は、互いに独立した状態にあ
るのではなく、ポリビニルアルコールの介在によって互いに架橋された状態にある。その
ため、造形物２０の形成に際して、スラリーに振動等が与えられたとしても、樹脂粒体は
、粒体間の架橋によって形成された構造中に保持されることから、粒体の飛散が抑制され
るようになる。
【００８１】
（２）また、ポリビニルアルコールの有するヒドロキシル基が水と親和性を有するため
、樹脂粒体は、ポリビニルアルコールを介して水中に分散された状態になる。そのため、
樹脂粒体は、ポリビニルアルコールを介することによって、水中に均一に分散することが
可能になる。それゆえに、こうしたスラリーを用いて形成された造形物２０においては、
その形成材料である樹脂粒体が均一に存在するようになる。
【００８２】
（３）しかも、このようにして粒体の飛散を抑制する溶媒として、粒体とは極性の異な
った水を用いるようにしているため、粒体が溶媒に溶解することや、粒体が溶媒を吸収し
て膨潤することに起因して、粒体が変性することを抑制することができる。
【００８３】
（４）加えて、ポリビニルアルコールが造形物の構成材料であるため、造形物２０を形
成するに際して造形用スラリーからポリビニルアルコールを別途取り除く必要もない。
（５）消泡剤として、ポリビニルアルコールよりもＨＬＢ値が小さい界面活性剤を用い
るようにした。これにより、ポリビニルアルコールに起因して水系溶媒である水に生じる
気泡の量を低減することができる。
【００８４】
（６）ＵＶインクＩがカチオン重合型の紫外線硬化樹脂を含み、且つ、消泡剤として非
イオン系の界面活性剤を用いるようにした。これにより、ＵＶインクＩの硬化が消泡剤に
よって影響されることを抑制することができる。
【００８５】
（７）消泡剤として、フルオロアルキル基を含有する界面活性剤を用いるようにしても
よい。これにより、造形用スラリーに撥液性を付与することができ、造形物の形状に係る
精度を向上させることができる。
【００８６】
なお、上記実施の形態は、以下のように適宜変更して実施することも可能である。
・各スラリー層２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅを形成した後に、該スラリー
層２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅを乾燥する乾燥工程を設けるようにしてもよ
い。また、乾燥に際しては、スラリー層２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅに含ま
れる水を完全に乾燥させてもよいし、スラリー層２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１
ｅの水分含有量が大気中で変わらない状態、つまりスラリー層２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，
２１ｄ，２１ｅと大気とが平衡状態となるようにしてもよい。なお、スラリー層２１ａ，
２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅを完全に乾燥させても、下層のスラリー層中のポリビニ
ルアルコールが、上層のスラリー層中の水に溶解することによって、層間の接着性は維持
される。
【００８７】
・スラリー層２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅの造形部２２ａ，２２ｂ，２２
ｃ，２２ｄ，２２ｅにＵＶインクＩを滴下した後に、紫外線Ｌを照射するようにした。こ
れに限らず、例えばスラリー層２１ｂのように、層全体が造形部２２ｂとなる場合には、
スラリー層２１ｂを形成することなく、造形部２２ｂをＵＶインクＩのみによって形成す
るようにしてもよい。
【００８８】
・上記犠牲層１２は、スラリーのみによって形成するようにした。これに限らず、犠牲
層１２の全体に、離散的にＵＶインクＩを滴下して、造形物２０の基板への固定強度を高
める固定部１２ａを形成するようにしてもよい。こうした固定部１２ａを用いた造形方法
の詳細について、図４及び図５を参照して以下に説明する。
【００８９】
まず、基板１１上に例えば２００μｍとなるようにスラリーを塗布して犠牲層１２を形
成する（図４（ａ））。犠牲層１２の全体に、液滴吐出装置３１を用いてＵＶインクＩを
離散的に滴下する（図４（ｂ））。ＵＶインクＩを、該ＵＶインクＩが浸透した領域の疎
水性粒体と共々硬化させて固定部１２ａを形成する。なお、このＵＶインクＩの硬化は、
図４（ｂ）に示されるＵＶインクＩの離散的な滴下の直後に行ってもよいし、犠牲層１２
上に形成されるスラリー層２１ａの造形部２２ａの硬化と同時に行ってもよい。また、固
定部１２ａは、犠牲層１２の直上に形成されるスラリー層２１ａにおける造形部２２ａの
領域の直下に少なくとも形成されていればよい。
【００９０】
次いで、犠牲層１２上に、例えば１００μｍのスラリー層２１ａを形成した後に（図４
（ｃ））、スラリー層２１ａの造形部２２ａに液滴吐出装置３１によってＵＶインクＩを
滴下する（図４（ｄ））。そして、スラリー層２１ａの全体に紫外線Ｌを照射することに
よって、造形部２２ａを硬化させる（図５（ａ））。上記スラリー層の形成、ＵＶインク
Ｉの滴下、及び造形部の硬化を例えば５回繰り返す（図５（ｂ））。
【００９１】
最後に、造形部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅの周囲のサポート部２３ａ，
２３ｃ，２３ｄ，２３ｅを除去する（図５（ｃ））。このとき、固定部１２ａも含んで犠
牲層１２を基板１１から剥離する。なお、犠牲層１２に形成された固定部１２ａのうち、
サポート部２３ａの直下に形成された固定部１２ａは、サポート部２３ａを除去すること
で取り除くことができる。一方、造形部２２ａの直下に形成された固定部１２ａについて
は、機械的あるいは化学的に取り除く必要がある。
【００９２】
こうして犠牲層１２中に固定部１２ａを設けることにより、造形物２０を形成する造形
部２２ａが、より安定に基板１１によって支持されるようになる。
・造形物２０を構成するスラリー層２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅの形成に
先立ち、基板１１上に犠牲層１２を形成するようにしたが、該犠牲層１２を形成しないよ
うにしてもよい。
【００９３】
・造形物２０は、５層のスラリー層２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅによって
形成されるものを例示した。これに限らず、造形物２０を構成する層の数は、一以上の任
意の数とすることができる。また、各スラリー層に形成される構造物の形状も任意である
。
【００９４】
・紫外線硬化樹脂と同系でない、あるいは同系の材料が表面に導入されていない疎水性
粒体や消泡剤を用いてもよい。
・樹脂粒体は、造形物２０の形状制御が可能であれば、真球以外の形状、例えば楕円体
形状等をなしていてもよい。
【００９５】
・スラリーに、例えばアセテート繊維等の繊維材料を含有させてもよい。これにより、
スラリーを用いて形成した造形物の機械的強度を向上させることができる。
・ポリビニルアルコールの鹸化度は、スラリーの水系溶媒中でポリビニルアルコールが
析出しない範囲であれば、８５以上９０以下の範囲外であってもよい。
【００９６】
・ポリビニルアルコールの重合度は、スラリー層間での再溶解性が得られる範囲であれ
ば、３００以上１０００以下の範囲外であってもよい。
・両親媒性固体ポリマーはポリビニルアルコールに限らず、疎水性粒体の間に介在して
これらを繋ぐとともに、該疎水性粒体を水系溶媒中に均一に分散可能な両親媒性固体ポリ
マーであればよい。
【００９７】
・両親媒性固体ポリマーは、主鎖として炭化水素鎖を有するとともに、側鎖として親水
性の官能基を有するものに限らず、疎水性の部位と親水性の部位を有するものであって、
疎水性の部位によって疎水性粒体間に介在するとともに、親水性の部位によって水系溶媒
中に分散可能なものであればよい。
【００９８】
・疎水性粒体は樹脂からなる粒体に限らず、他の疎水性粒体、例えば表面に疎水性を有
したシリコン酸化物等の粒体であってもよい。
・疎水性粒体には、その表面に親水基を有するものを用いてもよい。
【００９９】
・上記水系溶媒は水に限らず、無機塩の水溶液等、他の非有機系の水系溶媒であっても
よい。
・また水系溶媒は、水を主成分として、該水に水溶性の有機溶媒を添加したものであっ
てもよい。
【０１００】
・水系溶媒は非有機系の溶媒に限らず、造形物２０の形状制御が可能であれば、エタノ
ール、ｎ−プロパノール等のアルコール類、ジエチレングリコール、グリセリン等の多価
アルコール類、ピロリドン系溶媒等の有機溶媒を主成分とする溶媒を用いるようにしても
よい。なおこの場合、造形物２０を構成する疎水性流体としては、上記シリコン酸化物等
の有機溶媒に対する溶解性が低いものを用いることが好ましい。
【０１０１】
・上記ＵＶインクＩとしては、カチオン重合型の紫外線硬化樹脂を含むものに限らず、
ラジカル重合型の紫外線硬化樹脂を含むものを用いることができる。ラジカル重合型の紫
外線硬化樹脂としては、アクリル系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂等が挙げられる。な
お、アクリル系樹脂としては、例えば、ポリエステルアクリレート系樹脂、エポキシアク
リレート系樹脂、ウレタンアクリレート系樹脂、及びポリエーテルアクリレート系樹脂が
挙げられる。
【０１０２】
・上記結着液は、紫外線硬化樹脂を含むＵＶインクＩに限らず、熱硬化樹脂を含む液状
体に具現化することもできる。
・非イオン系の消泡剤を用いることとしたが、結着液の硬化が妨げられない限りは、イ
オン系の消泡剤を用いるようにしてもよい。
【０１０３】
・上記消泡剤としては、ポリビニルアルコールよりも小さいＨＬＢ値を有するものを用
いることとした。これに限らず、ポリビニルアルコールよりも大きいＨＬＢ値を有する消
泡剤であっても、ポリビニルアルコールの水系溶媒への溶解が担保されるとともに、水系
溶媒の発泡を抑制することが可能な程度に水系溶媒に添加された構成であればよい。つま
り消泡剤としては、両親媒性固体ポリマーよりもＨＬＢ値が小さいものを用いるようにし
たが、上記水系溶媒の発泡を抑制できれば、両親媒性固体ポリマーよりもＨＬＢ値の大き
い消泡剤を用いるようにしてもよい。
【０１０４】
・ＵＶインクＩは、液滴吐出装置３１によってスラリー層２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２
１ｄ，２１ｅに滴下されるようにした。これに限らず、スラリー層２１ａ，２１ｂ，２１
ｃ，２１ｄ，２１ｅにＵＶインクＩを浸透させることの可能な方法であれば、適宜採用可
能である。
【符号の説明】
【０１０５】
１１…基板（基体）、１２…犠牲層、１２ａ…固定部、２０…造形物、２１ａ，２１ｂ
，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ…スラリー層、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ…造
形部、２３ａ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ…サポート部、３１…液滴吐出装置、Ｉ…ＵＶイ
ンク、Ｌ…紫外線。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
造形物を粒体で形成するための造形用スラリーであって、
水系溶媒と、
前記造形物を構成する疎水性の粒体と、
前記造形物を構成するとともに前記水系溶媒に溶解される両親媒性固体ポリマーと、
前記水系溶媒の発泡を抑制する消泡剤と
を含有する造形用スラリー。
【請求項２】
請求項１に記載の造形用スラリーにおいて、
前記消泡剤が前記両親媒性固体ポリマーよりも小さいＨＬＢ値を有する
ことを特徴とする造形用スラリー。
【請求項３】
請求項２に記載の造形用スラリーにおいて、
前記造形物を形成する際に前記粒体及び前記両親媒性固体ポリマーの結着に用いられる
結着液がカチオン重合型の紫外線硬化樹脂であり、
前記消泡剤が非イオン系の消泡剤である
ことを特徴とする造形用スラリー。
【請求項４】
請求項３に記載の造形用スラリーにおいて、
前記消泡剤はフッ素を含有する
ことを特徴とする造形用スラリー。
【請求項５】
請求項４に記載の造形用スラリーにおいて、
前記消泡剤はフルオロアルキル基を有する
ことを特徴とする造形用スラリー。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の造形用スラリーにおいて、
繊維材料を含有する
ことを特徴とする造形用スラリー。
【請求項７】
結着液を介して粒体同士を結着することにより造形物を形成する造形方法であって、
疎水性の粒体と、水系溶媒と、該水系溶媒に溶解された両親媒性固体ポリマーと、前記
水系溶媒の発泡を抑制する消泡剤とを含むスラリーからなる層を基体に形成する層形成工
程と、
結着液を前記層の一部に浸透させた後に該結着液を硬化することによって、前記粒体及
び前記両親媒性固体ポリマーを結着する結着工程と、
前記硬化された前記結着液を含む前記層に水系の液体を流すことによって、前記結着液
が浸透した領域以外を前記層から取り除く除去工程と
を含むことを特徴とする造形方法。
【請求項１】
造形物を粒体で形成するための造形用スラリーであって、
水系溶媒と、
前記造形物を構成する疎水性の粒体と、
前記造形物を構成するとともに前記水系溶媒に溶解される両親媒性固体ポリマーと、
前記水系溶媒の発泡を抑制する消泡剤と
を含有する造形用スラリー。
【請求項２】
請求項１に記載の造形用スラリーにおいて、
前記消泡剤が前記両親媒性固体ポリマーよりも小さいＨＬＢ値を有する
ことを特徴とする造形用スラリー。
【請求項３】
請求項２に記載の造形用スラリーにおいて、
前記造形物を形成する際に前記粒体及び前記両親媒性固体ポリマーの結着に用いられる
結着液がカチオン重合型の紫外線硬化樹脂であり、
前記消泡剤が非イオン系の消泡剤である
ことを特徴とする造形用スラリー。
【請求項４】
請求項３に記載の造形用スラリーにおいて、
前記消泡剤はフッ素を含有する
ことを特徴とする造形用スラリー。
【請求項５】
請求項４に記載の造形用スラリーにおいて、
前記消泡剤はフルオロアルキル基を有する
ことを特徴とする造形用スラリー。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の造形用スラリーにおいて、
繊維材料を含有する
ことを特徴とする造形用スラリー。
【請求項７】
結着液を介して粒体同士を結着することにより造形物を形成する造形方法であって、
疎水性の粒体と、水系溶媒と、該水系溶媒に溶解された両親媒性固体ポリマーと、前記
水系溶媒の発泡を抑制する消泡剤とを含むスラリーからなる層を基体に形成する層形成工
程と、
結着液を前記層の一部に浸透させた後に該結着液を硬化することによって、前記粒体及
び前記両親媒性固体ポリマーを結着する結着工程と、
前記硬化された前記結着液を含む前記層に水系の液体を流すことによって、前記結着液
が浸透した領域以外を前記層から取り除く除去工程と
を含むことを特徴とする造形方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２４５７１２（Ｐ２０１１−２４５７１２Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２０２０１（Ｐ２０１０−１２０２０１）
【出願日】平成２２年５月２６日（２０１０．５．２６）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２６日（２０１０．５．２６）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]